未使用的 STL 容器是否分配内存？

Question

给定代码：

class Foo {
  std::vector<int> items;
  std::map<int, int> dictionary;
};

如果上面的向量或映射中没有添加任何内容，是否仍会分配一块缓冲内存？（换句话说，缓冲区分配是否总是在容器创建期间发生，还是可以推迟到调用 push_back 之类的函数？）
是否有处理初始 STL 容器缓冲区分配时间的标准，或者该行为是否允许在 STL 容器和编译器之间有所不同？

注意：这个问题不是关于这些容器会添加到 class Foo 的大小的额外字节。

（此问题的一个相关子集，重点是分配大小 Initial capacity of vector in C++。）

Answer 1

标准对此没有任何说明，但我专门研究的实现将为 std::vector 进行一些预分配，并且不会为 std::map 进行任何预分配。

当我有一个巨大的容器时，这实际上曾经给我很大的打击，其中的元素很小 - 不超过 10 个元素，大多数条目都有 0 大小的向量 - 向量在里面。此实现中的默认向量容量为 32，而 '32 * sizeof(vector_element) * number_of_elements' 恰好非常大。

Answer 2

If nothing is ever added to the above vector or map, will either still allocate a block of memory for potential entries? (In other words, does entry allocation always happen during container creation or can it be deferred until calls to functions like push_back?)

这可能发生，是的。它实际上是容器实现的一个细节，并没有在标准中指定。

Is there a standard for handling the timing of initial STL container allocation or is that behavior allowed to vary between STL containers and compilers?

您可以使用例如延迟创建a std::unique_ptr 用于成员，并通过调用 getter 函数创建它们。

Answer 3

C++ Reference 对于 C++17，默认构造函数是 noexcept 当且仅当分配器构造是 noexcept。所以这取决于使用的分配器。在 VS 2015 中，标准构造函数是 noexcept.

说明：这意味着如果分配器不是 noexcept，则不会分配任何内存块。

关于你的第二个问题：同样的参考，它是 O(1)。

Answer 4

如前所述，这不是很好定义。但是，您可以测试一下。

例如gcc/linux。制作一个简单的程序，在 gdb 中用 -O0 -g 和运行编译它。那么

break main
run
break malloc
cont

现在只需在每个 malloc 上运行一个 backtrace，您就会看到动态分配。使用我的 gcc 5.3.0，两个空容器都不分配堆内存，这是在第一个 push_back / operator[].

上完成的

当然，如果不是 gdb / malloc.

，你应该使用你喜欢的调试器并中断你的分配器底层函数

现在，如果您考虑这两种情况。在这种情况下预分配内存有意义吗？

std::vector<int> foo;
foo.push_back(13);

好吧，从技术上讲，您可以保存 nullptr 的检查，但是使用将向量实现为 3 个指针的通常方法，不需要额外的检查。

但考虑一下

std::vector<int> foo;
foo.reserve(100);

在这种情况下，预分配会损害性能。

我找不到像 map 这样的树结构的预分配参数。

请记住，这是一个非常具体的优化。仅在有充分理由（基准！）的情况下为此进行优化。

注意：您可能想阅读小字符串优化，这是一种非常常见的技术，既相关又不同。

Answer 5

值得注意的是，Microsoft 的 STL 实现目前确实在 std::map 和 std::set 的默认构造函数中分配。 Godbolt example - 注意汇编输出第 8 行对 operator new 的调用。

是的，这绝对会影响性能。我只是在分析了一些神秘而缓慢的代码后才意识到这一点，结果发现带有很少使用的 map 成员的 class 的默认构造函数支配了运行-时间有问题的循环。

如果您和我一样，对这个实施决定并不完全满意，我会指出 Boost.Container's counterparts do guarantee 零分配默认构造。

未使用的 STL 容器是否分配内存？

Does an unused STL container allocate memory?

c++

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stdmap

stdvector