STL中vector的内存分配与正确释放

时间：2021-01-29 02:26:10

C++ STL中的vector的内存分配与释放

 

1.vector的内存增长

vector其中一个特点：内存空间只会增长，不会减小，援引C++ Primer：为了支持快速的随机访问，vector容器的元素以连续方式存放，每一个元素都紧挨着前一个元素存储。设想一下，当vector添加一个元素时，为了满足连续存放这个特性，都需要重新分配空间、拷贝元素、撤销旧空间，这样性能难以接受。因此STL实现者在对vector进行内存分配时，其实际分配的容量要比当前所需的空间多一些。就是说，vector容器预留了一些额外的存储区，用于存放新添加的元素，这样就不必为每个新元素重新分配整个容器的内存空间。

在调用push_back时，每次执行push_back操作，相当于底层的数组实现要重新分配大小；这种实现体现到vector实现就是每当push_back一个元素,都要重新分配一个大一个元素的存储，然后将原来的元素拷贝到新的存储，之后在拷贝push_back的元素，最后要析构原有的vector并释放原有的内存。例如下面程序：

STL中vector的内存分配与正确释放 
#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <vector>

using namespace std;

class Point
{
public:
        Point()
        {
            cout << "construction" << endl;
        }
        Point(const Point& p)
        {
            cout << "copy construction" << endl;
        }
        ~Point()
        {
            cout << "destruction" << endl;
        }
};

int main()
{
    vector<Point> pointVec;
    Point a;
    Point b;
    pointVec.push_back(a);
    pointVec.push_back(b);

    cout<<pointVec.size()<<std::endl;

    return 0;
}
STL中vector的内存分配与正确释放

输出结果：
STL中vector的内存分配与正确释放

其中执行

pointVec.push_back(a);

此时vector会申请一个内存空间，并调用拷贝构造函数将a放到vector中

再调用

pointVec.push_back(b);

此时内存不够 需要扩大内存，重新分配内存 这时再调用拷贝构造函数将a拷贝到新的内存，再将b拷入新的内存，同时有人调用Point拷贝构造函数，最后释放原来的内存 此时调用Point的析构函数。

 

2.vector的内存释放

由于vector的内存占用空间只增不减，比如你首先分配了10,000个字节，然后erase掉后面9,999个，留下一个有效元素，但是内存占用仍为10,000个。所有内存空间是在vector析构时候才能被系统回收。empty()用来检测容器是否为空的，clear()可以清空所有元素。但是即使clear()，vector所占用的内存空间依然如故，无法保证内存的回收。

如果需要空间动态缩小，可以考虑使用deque。如果vector，可以用swap()来帮助你释放内存。具体方法如下：

vector<Point>().swap(pointVec); //或者pointVec.swap(vector<Point> ())

标准模板：

template < class T >
void ClearVector( vector< T >& vt ) 
{
    vector< T > vtTemp; 
    veTemp.swap( vt );
}

swap()是交换函数，使vector离开其自身的作用域，从而强制释放vector所占的内存空间，总而言之，释放vector内存最简单的方法是vector<Point>().swap(pointVec)。当时如果pointVec是一个类的成员，不能把vector<Point>().swap(pointVec)写进类的析构函数中，否则会导致double free or corruption (fasttop)的错误，原因可能是重复释放内存。(前面的pointVec.swap(vector<Point> ())用G++编译没有通过)

 

3.其他情况释放内存

如果vector中存放的是指针，那么当vector销毁时，这些指针指向的对象不会被销毁，那么内存就不会被释放。如下面这种情况，vector中的元素时由new操作动态申请出来的对象指针：

#include <vector> 
using namespace std; 

vector<void *> v;

每次new之后调用v.push_back()该指针，在程序退出或者根据需要，用以下代码进行内存的释放：

STL中vector的内存分配与正确释放 
for (vector<void *>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it ++) 
    if (NULL != *it) 
    {
        delete *it; 
        *it = NULL;
    }
v.clear();
STL中vector的内存分配与正确释放
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正确释放Vector的内存

今天在看微博的时候， 有人提出了一个对于Vector内存泄露的疑问（ Link）。

博主采用 Vector存储一些数据，但是发现在执行 clear() 之后内存并没有释放，于是怀疑产生了内存泄露。随后有人回复：

“vector 的 clear 不影响 capacity , 你应该 swap 一个空的 vector。”

开始并不知道回复者在说什么，于是在谷歌上搜索 vector swap clear 发现已经有类似的问题出现了，并且给出了一些解决方案。

原来这样的问题在 《Effective STL》中的“条款17”已经指出了

当vector、string大量插入数据后，即使删除了大量数据（或者全部都删除，即clear） 并没有改变容器的容量（capacity），所以仍然会占用着内存。 为了避免这种情况，我们应该想办法改变容器的容量使之尽可能小的符合当前 数据所需（shrink to fit）

《Effective STL》给出的解决方案是：

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vector<type> v;
//.... 这里添加许多元素给v
//.... 这里删除v中的许多元素
vector<type>(v).swap(v);
//此时v的容量已经尽可能的符合其当前包含的元素数量
//对于string则可能像下面这样
string(s).swap(s);

为了证明这一点，我写了一个程序，如下：

/////////////////////////////

#include <iostream>
#include <vector>
 
using namespace std;
 
vector <string> v;
char ch;
 
int main ()
{
 
    for(int i=0; i<1000000; i++)
        v.push_back("abcdefghijklmn");
    cin >> ch;
    // 此时检查内存情况 占用54M
 
    v.clear();
    cin >> ch;
    // 此时再次检查， 仍然占用54M
 
    cout << "Vector 的 容量为" << v.capacity() << endl;
    // 此时容量为 1048576
 
    vector<string>(v).swap(v);
 
    cout << "Vector 的 容量为" << v.capacity() << endl;
    // 此时容量为0
    cin >> ch;
    // 检查内存，释放了 10M+ 即为数据内存
    return 0;
}

//////////////////////////////

总结

从这个事情说明，自己对STL的了解还非常的不够 平时对vector的清除都懂得采用 clear 方法。

另一方面 对于STL的设计思想也有些了解，在创建一个vector后 vector的实际容量一般会比给数据要大，这样做应该是避免过多的 重新分配内存吧。

当然，上面这种方法虽然释放了内存，但是同时也增加了拷贝数据的时间消耗。 不过一般需要重新调整容量的情况都是 vector本身元素较少的情况，所以 时间消耗可以忽略不计。

因此建议以后大家都将调用 clear() 改为 swap() 吧。

转：http://www.cnblogs.com/biyeymyhjob/archive/2012/09/12/2674004.html

http://blog.jobbole.com/37700/

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