std :: vector内存管理

Question

据我所知， std::vector为它将包含的数据保留了一些内存，如果该内存已满，它将把所有数据复制到新的更大的内存块中。

例如，如果向量包含2个元素，则内存如下所示：

DD--XX-----                  D for vector's data, - for empty, X for other data

如果我添加两个元素，它将变成这样：

DDDDXX-----

但是如果我尝试添加另一个元素，向量将复制所有元素并释放以前的内存：

----XXDDDDD

我对吗 ？？

现在，我不希望向量将成员复制到另一个内存块，因此我想知道他何时执行此操作。 可能吗 ？ 例如，使用插入函数在发生这种情况时会引发异常

Answer 1

是的，您已经正确理解了std::vector的行为。

您可以看到std::capacity它给您向量的容量大小，意思是-在下一次重新分配之前，向量可以容纳多少元素。 你可以做类似的事情

std::vector< type >::size_type remaining_places = v.capacity() - v.size();

您不能完全防止这种情况，但是可以随时使用std::vector::reserve更改向量的容量。

Answer 2

std :: vector的实际规范类似于

template < class T, class Alloc = allocator<T> > class vector;

其中， Alloc是为了分配原始内存而委托给的对象的类型。

如果要拦截向量执行的调整大小操作，请提供适当定制的分配器。 量身定制的分配器（一个类，可能是模板类）将需要允许进行保留或设置大小的第一个操作，但在随后的调整大小尝试时将引发异常。 查找模板化的std::allocator （在C ++中为std::allocator_traits ），以获取定制的分配器必须支持的接口规范。

Answer 3

我对吗 ？？

均田。

您的图表使向量看起来像重新分配，否则将导致向量运行到其他分配的内存中。 这不是真的。 当向量用完分配的内存时， 它们会重新分配。 可能是这个

DD--------
DDD-------
------DDDD

即使没有任何X

这里的关键是向量执行的预分配。 假设您的向量的容量为4：

std::vector<int> v;
v.reserve(4);
v.push_back(999);
v.push_back(998);
v.push_back(997);
v.push_back(996);

这可能导致：

-------XX---------
PPPP---XX---------  set capacity
DPPP---XX---------  add element
DDPP---XX---------  add element
DDDP---XX---------  add element
DDDD---XX---------  add element
DDDD---XX--PPPPPPP  increase capacity; requires new allocation...
DDDD---XX--DDDDPPP  ... and copying of data ...
-------XX--DDDDPPP  ... and de-allocation of the original memory

依此类推。

现在，我不希望向量将成员复制到另一个内存块，因此我想知道他何时执行此操作。 可能吗 ？ 例如，使用插入函数在发生这种情况时会引发异常

并非如此，但是您可以将myVector.size()与myVector.capacity()进行比较，然后自己引发一个异常，而不是在两者相等时push _back 。 这将防止向量本身通过重新分配和复制来处理这种情况。

听起来好像您希望向量在原地增长，然后在过程内存空间不足时抛出。 但是，据我所知，尚无操作系统级别的支持，当然C ++也无法访问。 （请注意，即使重新realloc也可能会移动数据。）您可以发明一种新型的计算机来执行此操作。 从理论上讲，编写一个池分配器可以使您获得这一点，但是为什么呢？ 就我所知，这是一件繁重的工作，而且语义令人惊讶-基本上根本没有任何好处。

Answer 4

指定std::vector 必须将元素存储在连续内存中。 这意味着，如果附加的值比连续可用的更多，它将在其他位置分配一个较大的连续块，并将这些值从旧的内存块移动到新的块。 这是正确的行为 ，您对此无能为力。

为了明确回答您的问题，向量将在

vector.size() == vector.capacity()

在此之后，单个push_back或emplace_back （等）将需要在其他位置进行其他分配，并且您会注意到.capacity()的值将增加。

Answer 5

std :: vector将管理至少足够的内存以在其中容纳对象。

如果添加另一个导致空间用完的对象，它将自动增长-这是设计使然，无法防止，预测或检测到。

如果您的对象可移动，它们将被std::move新内存中，而不是被复制。

向量中的所有对象都是连续的-永远不会有任何间隙（除了对齐要求所要求的填充）。

如果从中间删除一些项目，则末尾的项目将向下移动，以便矢量仍包含连续的项目。

如果要防止向量增长到一定大小，则必须对此进行编码（将向量包装在另一个类中？）

您可以使用std::vector::reserve()在向量中保留空间。