指向指针向量的指针的内存消耗答案

【问题标题】：Memory consumption of a pointer to vector of pointers指向指针向量的指针的内存消耗
【发布时间】：2012-03-20 23:34:11
【问题描述】：

我知道指针的大小是固定的（而不是它指向的数据的大小）。现在鉴于此，假设我在全局范围内有一个数据向量，并且我声明了一个指向指向部分/全部全局数据的指针向量的指针，这将额外使用多少内存（RAM）？我在这里完全不知所措，当然会感谢一些想法/建议。我希望无论数据的复杂性如何，额外的内存消耗只是向量的大小乘以指针的固定大小（例如 8 个字节）；因为它指向的数据存在于全球范围内（即，没有分配新数据；希望我已经清楚地解释了我的想法）。

表达我的问题的一些伪代码如下所示：

std::vector<data> global_data;
std::vector<data*>* my_data = new std::vector<data*>();  //-Is this even valid? 
//-Now populate the vector with pointers to data in global_data
for(int i=0; i<global_data.size(); ++i) {
   my_data->push_back(&global_data[i]);
}

那么我的问题是 RAM 中有多少额外的内存（即超过创建 global_data 已经使用的内存）被 m_data 用完了？

【问题讨论】：

不要……使用……vectors……的指针……或指向vectors的指针。这几乎总是错误的做法。您确实意识到它会阻止 vector 为您管理内存，对吧？
Ed.. 我相信有办法解决这个问题（无论如何，这不是我的特定目的的问题）.. 但是继续，请让我知道举例说明你的意思。
所以，vector 的全部意义在于它管理动态分配和释放。当它的析构函数运行时，它会在它动态分配的项目上调用delete。但是，如果您正在存储指针，那么它是分配指针，而不是它指向的对象，因此当vector 超出范围时不会被删除。同样，如果你存储一个指向vector 的指针，那么你必须手动调用delete。这称为 RAII（任何 C++ 程序员都需要了解 RAII），您正在规避 vectors 为您安全管理内存的能力。
您只是没有正确使用它。 vector 本身又小又便宜，不需要动态分配。它在幕后动态分配其元素，所以不用担心。
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标签： c++ pointers

【解决方案1】：

my_data 将占用sizeof(std::vector<data*>*) 字节，并且不会超过sizeof(void*)。

*my_data 会占用sizeof(std::vector<data*>)，可以少到3 * sizeof(data**)，即不超过3 * sizeof(void*)。

*my_data 将管理 sizeof(data*) * my_data->capacity() 字节的动态内存。

我非常怀疑这些信息在实践中是否有用。

【讨论】：

@Kerrek SB：我猜你也提到了 Haatschii 的上述担忧。我想我已经涵盖了。所以目前这对我来说不是问题。
我喜欢“我非常怀疑这些信息在实践中是否有用。”

【解决方案2】：

如果我理解你的问题，你想知道你的向量消耗了多少内存。这将是指针（32 位或 64 位）的固定大小乘以存储在其中的指针数量，再加上一些用于大小字段和内容的额外字节。因此，在大多数情况下，您将无法识别它使用的内存。

但是，您绝对不应该像在代码示例中那样做。因为 std::vector 我改变了它保存数据的位置。例如。如果你 push_back 新对象，它最终将不得不分配新内存并将数据复制到新分配的空间，因为它保证数据空间是连续的。然后它将释放之前使用的内存。然后，您的旧指针将指向您的程序不再使用的空间，如果您尝试使用它们，则会导致分段错误。

【讨论】：

这是关于 push_back 可能重新分配的一个很好的警告。在读取指针之前使用 reserve() 可能会解决该问题（或者如果 OP 的代码在指针数组之前填充“主”数组，则可能不会出现问题）。
@Haatschii .. 我知道这是一种不好的做法。但是我已经没有其他想法来优化代码了。我在一个足够安全的地方做这件事（global_data 不会有任何变化）。反正题外话..

【解决方案3】：

由于“虚拟内存”，要使用多少“RAM”并不是那么简单，但我们可以谈论将消耗多少虚拟内存。而且答案大致如你所料，再加上一点：

向量中的元素数量 * 每个元素的大小（即指针的大小）。
在向量中加上一些额外的“容量”，用于避免不断调整大小（可能是大小的一些小的常数因子，您可以通过调用 capacity() 来查询它）。
加上向量的实现细节，例如：三个指针（开始、结束、开始 + 容量）。

如果你想用 C++ 来表达，你可以这样做：

sizeof(vector<data*>) + my_data.capacity() * sizeof(data*);

请注意，这只是给您一个粗略的猜测，而忽略了更复杂的部分，例如是否需要更多“RAM”来实际映射您在应用程序空间中使用的内存，以及您的标准分配器的行为系统等。但就C++和虚拟内存而言，我认为这是一个合理的近似。

【讨论】：

欣赏简洁的回应。这对我来说听起来很正确（至少这是我希望听到的）。在我接受它之前（由于我自己对 C++ 缺乏全面的了解），我会等待其他用户的评论。再次感谢。

【解决方案4】：

回复：我希望额外的内存消耗只是向量的大小乘以指针的固定大小（比如 8 字节），而不管数据的复杂性如何；因为它指向的数据存在于全局范围内（即，没有分配新数据；希望我已经清楚地解释了我的想法）。

你基本上是对的。对于std::vector 的任何合理实现，std::vector<T> 的底层存储只是T 的紧凑数组。在这种情况下，您的 T 是指针类型 data * 而不是 data。

可能有一些额外的存储空间用于有效扩展，否则每个push_back 操作都必须增大阵列。（看看std::vector 的reserve 和capacity 函数。）

当然，分配向量对象本身也有一些小的开销。

【讨论】：

感谢@Kaz 的回复

【解决方案5】：

vector 的内存消耗和你猜的差不多。没错，向量的大小将与data 的布局无关。

至于实际计算向量的总大小，有两个部分起作用：

实际的矢量对象本身。向量有一些内部结构，例如，它有一个指向其内部数组的指针。此外，它的所有字段都与某些值对齐。可以使用sizeof(vector<data*>) 找到任何向量的总大小（包括对齐）。在我的机器上，这给出了 24
内部数组的大小。这不是基于向量的size()，而是实际上取决于向量的capacity()。总大小将为my_data->capacitiy() * sizeof(data*)。我相信数组元素之间没有填充，但如果有，这也必须考虑在内。

那么总内存消耗就是#1 和#2 的总和。

【讨论】：