如何解釋sizeof(std::vector)的值<int> ）？

Question

為了了解std::vector<int>的內存消耗，我寫道：

std::cout << sizeof(std::vector<int>) << std::endl;

這產生32 。 我試圖了解這個價值從何而來。 一些查看源代碼的人認為std::vector存儲指針_MyFirst 、 _MyLast和_MyEnd ，這解釋了 24 字節的內存消耗（在我的 64 位系統上）。

最后8個字節呢？ 據我了解，存儲的分配器不使用任何內存。 這也可能是實現定義的（是嗎？），所以這可能會有所幫助：我正在使用 MSVC 2017.5。 我不保證通過查看代碼找到所有成員； 代碼對我來說看起來很模糊。

一切似乎都很好地對齊，但答案可能如下？：為什么結構的 sizeof 不等於每個成員的 sizeof 之和？ . 但是我用一個簡單的struct Test { int *a, *b, *c; };對其進行了struct Test { int *a, *b, *c; }; struct Test { int *a, *b, *c; }; 滿足sizeof(Test) == 24 。

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一些背景

在我的程序中，我將有很多向量，而且它們中的大部分似乎都是空的。 這意味着重要的內存消耗來自空狀態，即堆分配的內存不是那么重要。

一個簡單的“僅用於此用例”-vector 實現得非常快，所以我想知道我是否遺漏了什么，無論如何我都需要 32 字節的內存，即使是我自己的實現（注意：我很可能不會實現我自己的，這只是好奇）。

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更新

我用以下結構再次測試了它：

struct Test
{
    int *a, *b, *c;
    std::allocator<int> alloc;
};

現在給出了sizeof(Test) == 32 。 似乎即使std::allocator沒有消耗內存的成員（我認為），但它的存在將Test的大小提高到 32 字節。

我認識到sizeof(std::allocator<int>)產生1 ，但我認為這是編譯器處理空結構的方式，並且當它用作成員時會被優化掉。 但這似乎是我的編譯器的問題。

Answer 1

std::vector的數據成員沒有標准化，因此您可以假設它是實現定義的。

您提到了三個指針，因此您可以使用三個指針作為其數據成員來檢查類（或結構）的大小。

我試過運行這個：

std::cout << sizeof(classWith3PtrsOnly) << " " << sizeof(std::vector<int>) << std::endl;

在Wandbox 上，得到：

24 24

這幾乎意味着額外的 8 個字節來自“為滿足對齊約束而添加的填充”。

Answer 2

編譯器無法優化掉一個空成員。 這是標准明確禁止的。

空類類型的完整對象和成員子對象應具有非零大小

另一方面，空基類子對象的大小可能為零。 這正是 GCC/libstdc++ 處理問題的方式：它使向量實現繼承了分配器。

Answer 3

我最近發生了同樣的問題。 雖然我仍然不知道std::vector是如何進行這種優化的，但我發現了一種通過 C++20 的方法。

C++ 屬性：no_unique_address (C++20 起)

struct Empty {};
struct NonEmpty {
    int* p;
};

template<typename MayEmpty>
struct Test {
    int* a;
    [[no_unique_address]] MayEmpty mayEmpty;
};

static_assert(sizeof(Empty) == 1);
static_assert(sizeof(NonEmpty) == 8);

static_assert(sizeof(Test<Empty>) == 8);
static_assert(sizeof(Test<NonEmpty>) == 16);