(转)C++ STL中的vector的内存分配与释放

时间：2024-08-11 20:36:14
C++ STL中的vector的内存分配与释放
http://www.cnblogs.com/biyeymyhjob/archive/2012/09/12/2674004.html

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：

复制代码
#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;
}
复制代码
输出结果：

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：

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

复制代码
for (vector<void *>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it ++)
if (NULL != *it)
{
delete *it;
*it = NULL;
}
v.clear();

vector being faster to build or clear than deque or list is to be expected; it's a simpler data structure.

With regard to vector::push_back, it has to do two things:

check the vector is big enough to hold the new item.
insert the new item.
You can generally speed things up by eliminating step 1 by simply resizing the vector and using operator[] to set items.

UPDATE: Original poster asked for an example. The code below times 128 mega insertions, and outputs

push_back : 2.04s
reserve & push_back : 1.73s
resize & place : 0.48s
when compiled and run with g++ -O3 on Debian/Lenny on an old P4 machine.

#include <iostream>

#include <time.h>

#include <vector> 

int main(int,char**)

{

  const size_t n=(<<); 

  const clock_t t0=clock();

  {

    std::vector<unsigned char> a;

    for (size_t i=;i<n;i++) a.push_back(i);

  }

  const clock_t t1=clock();

  {

    std::vector<unsigned char> a;

    a.reserve(n);

    for (size_t i=;i<n;i++) a.push_back(i);

  }

  const clock_t t2=clock();

  {

    std::vector<unsigned char> a;

    a.resize(n);

    for (size_t i=;i<n;i++) a[i]=i;

  }

  const clock_t t3=clock(); 

  std::cout << "push_back           : " << (t1-t0)/static_cast<float>(CLOCKS_PER_SEC) << "s" << std::endl;

  std::cout << "reserve & push_back : " << (t2-t1)/static_cast<float>(CLOCKS_PER_SEC) << "s" << std::endl;

  std::cout << "resize & place      : " << (t3-t2)/static_cast<float>(CLOCKS_PER_SEC) << "s" << std::endl; 

  return ;

}

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