C++ vector內(nèi)存釋放

C++ STL容器 vector 的工作原理

vector容器的元素以連續(xù)方式存放，每一個(gè)元素都緊挨著前一個(gè)元素存儲(chǔ)，類似數(shù)組的內(nèi)存結(jié)構(gòu)。

系統(tǒng)預(yù)先給vector容器分配一塊 capactity 大小的內(nèi)存空間，當(dāng)插入的數(shù)據(jù)超過這個(gè)空間的時(shí)候，這塊空間會(huì)讓某種方式擴(kuò)展，即通過一定倍數(shù)大小重新分配空間、拷貝元素、撤銷舊空間，在vs下為1.5倍擴(kuò)容，在linux下為2倍擴(kuò)容。但是為了防止大量分配連續(xù)內(nèi)存的開銷，在使用clear和erase刪除數(shù)據(jù)的時(shí)候，它只做了數(shù)據(jù)清除工作，沒有釋放內(nèi)存，所以vector容器的內(nèi)存是不會(huì)縮小的。

也就是說，vector容器實(shí)現(xiàn)內(nèi)存自增長，在vector對(duì)象不釋放的情況下內(nèi)存只會(huì)增長而不會(huì)釋放，只有當(dāng)vector對(duì)象銷毀才會(huì)釋放這個(gè)內(nèi)存。

如下示例，打印使用clear和erase刪除數(shù)據(jù)前后vector對(duì)象的數(shù)據(jù)容量和內(nèi)存容量大小

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main(void) 
{
    vector<int> vt;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        vt.push_back(i);
    }
    cout << "size:" << vt.size() << endl;
    cout << "capacity:" << vt.capacity() << endl;
#if 0
    vt.clear();
#else
    for (auto item = vt.begin(); item != vt.end(); )
    {
        item = vt.erase(item);
    }
#endif
    cout << "size:" << vt.size() << endl;
    cout << "capacity:" << vt.capacity() << endl;
    system("pause");
    return 0;
}

使用clear和erase刪除數(shù)據(jù)測試結(jié)果入下：

從示例不難看出使用clear和erase無法釋放vector容器內(nèi)存，那對(duì)于vector容器，我們應(yīng)該如何釋放呢？

最簡單的就是使用 swap()交換函數(shù)，使vector離開其自身的作用域，從而強(qiáng)制釋放vector所占的內(nèi)存空間。

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

一般的STL內(nèi)存管理器allocator都是用內(nèi)存池來管理內(nèi)存的，所以某個(gè)容器申請(qǐng)內(nèi)存或釋放內(nèi)存都只是影響到內(nèi)存池的剩余內(nèi)存量，而不是真的把內(nèi)存歸還給系統(tǒng)。

這樣做一是為了避免內(nèi)存碎片，二是提高了內(nèi)存申請(qǐng)和釋放的效率。

事實(shí)上，vector容器在內(nèi)存不夠時(shí)就向內(nèi)存管理框架申請(qǐng)內(nèi)存，內(nèi)存管理框架如果發(fā)現(xiàn)內(nèi)存不夠了，就malloc內(nèi)存，但是當(dāng)vector釋放資源的時(shí)候(比如destruct), stl根本就不調(diào)用free以減少內(nèi)存，因?yàn)閮?nèi)存分配在stl的底層：stl假定如果你需要更多的資源就代表你以后也可能需要這么多資源(你的list, hashmap也是用這些內(nèi)存)，所以就沒必要不停地malloc/free。

注意：這邊說到的是系統(tǒng)分配的內(nèi)存的申請(qǐng)/釋放。如果vector中存放的是指針，那么當(dāng)vector銷毀時(shí)，這些指針指向的對(duì)象不會(huì)被銷毀，那么內(nèi)存就不會(huì)被釋放。開發(fā)者自己申請(qǐng)的內(nèi)存記得自己釋放。

C++容器vector內(nèi)存釋放問題

突然遇到vector在使用clear之后，其內(nèi)存（capacity不變）無法釋放的問題：

? ? vector<int> v1{1,2,3};
? ? cout << v1.empty() << endl;
? ? cout << v1[0] << " " << v1.size() << " " << v1.capacity() << endl;
? ? v1.clear();
? ? cout << v1.empty() << endl;
? ? cout << v1[0] << " " << v1.size() << " " << v1.capacity() << endl;?

輸出結(jié)果：

0
1 3 3
1
1 0 3
0 3

可以發(fā)現(xiàn)，在使用clear之后，size和empty改變了，但是capacity依舊是那么大（總算是理解C++Primer：vector在生命周期內(nèi)，內(nèi)存大小是只增不減）。

這里提供兩種釋放方法

第一種：

作用域+臨時(shí)變量+swap函數(shù)：swap函數(shù)可以直接交換容器的內(nèi)存

? ? {
? ? ? ? std::vector<int>().swap(v1); ?
? ? }
? ? cout << v1.size() << " " << v1.capacity() << endl;

運(yùn)行結(jié)果：

    0 0

第二種：

不易發(fā)現(xiàn)的成員函數(shù)：shrink_to_fit去釋放。

? ? v1.shrink_to_fit();
? ? cout << v1.size() << " " << v1.capacity() << endl;?

運(yùn)行結(jié)果：

    0 0  

但是，雖然clear之后vector的內(nèi)存不會(huì)釋放，但是重新emplace_back之后的數(shù)據(jù)，會(huì)從容器內(nèi)存起始地址開始重新存放。

總結(jié)

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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