如何实现可以限制内存大小的“对象缓冲区”？

Question

首先，我知道大多数现代软件都具有“限制内存使用量”等特定部分的功能。该软件可能使用OS-level API 或memory pool 或其他我不知道的高级技术来实现此类功能。 但到目前为止，我正在写一个小程序，所以我想尽可能简单，这是我的问题：

假设我有一个包含一些复杂 STL 数据结构的类

class ComplexStructure {
private:
    std::map<AAA, BBB> struct1;
    std::vector<CCC> struct2;
    std::unordered_map<DDD, EEE> struct3;
public:
    void generate_some_data();
    void delete_some_data();
};

generate 方法可以在这些结构中插入一些数据，delete 方法可以从这些结构中删除一些数据。显然，它们可以改变内存使用情况。

现在我有一个专门用于存储ComplexStructure 的“缓冲区”类（也可以部分充当“工厂”）。它有一个max_size 来限制这些ComplexStructures 的字节数

class ComplexStructureBuffer {
private:
    size_t max_size;
    size_t size;
    std::list<ComplexStructure> list;
public:
    bool is_full();
    ComplexStructure& create(params...);
    void erase(ComplexStructure&);
}

我的问题是：

1. 如何知道ComplexStructure的准确内存使用情况？当然，100% 的准确率是不可能的，但至少我们应该能够统计new 运算符分配的字节数，对吧？
2. 如何以某种方式将ComplexStructure“链接”到这个“缓冲区”（注意可能有多个缓冲区，因此不能使用全局参数），以便在调用generate 或delete 方法时，他们可以更新size成员变量并知道缓冲区是否已满？

目前我唯一的解决方案是在ComplexStructure 中声明const size_t& max_size 和size_t& size。生成或删除数据时，使用sizeof 和# of items 来估计内存使用情况。这个解决方案非常丑陋而且非常不准确，不应该这样。

额外的解决方案可能是以某种方式“挂钩”每个 STL 容器中使用的分配器，这样每当它们分配内存时，我们就可以知道实际大小。但是不知道怎么实现。

似乎不仅c++，所有编程语言都没有这种特性。应该是哪里出了问题，是这种需求这么稀少，还是我的设计彻底坏了？

Answer 1

1. 没有准确的方法来衡量内存使用情况。您可以使用 sizeof 运算符获取类型的确切大小，但这不会考虑可能动态分配的内容，例如容器的元素。

2. 您不应该使用size 成员变量。大小已经存储在容器中，容器会为您保持更新。你应该只比较list.size()。

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对于限制内存的实际实现，我建议不要限制某些类型，而是一般的内存使用。在 C++ 中没有限制内存使用的标准方法，但操作系统确实提供了这样的功能。如果您希望限制程序一部分的内存使用，我建议您启动一个子进程，在那里运行该部分，并限制子进程的内存。 C++ 中没有创建子进程的标准方法。