我怎样才能知道向量的实际最大大小？ （不使用 std::vector::max_size）

Question

在一个在线课程中，我正在学习矢量。在其中一个示例中，他们解释说：std::vector::max_size() 应该给我向量可以达到的最大大小。我决定测试一下：

#include <iostream>
#include <exception>
#include <vector>

int main(void) {
    std::vector <int> nums;
    int max = nums.max_size();
    std::cout << "Max: " << max << std::endl;
    for (int i = 0; i < max; i++) {
        try {
            nums.push_back(i);
        }
        catch (std::bad_alloc ex) {
            std::cerr << ex.what() << std::endl;
            std::cout << "Failed at: " << i << std::endl;
            break;
        }
    }

    return 0;
}

这是运行它的结果：

Max: 1073741823
bad allocation
Failed at: 204324850

短 869416973 个整数。

所以我开始用谷歌搜索它。 Here 我读到它返回“容器可以达到的最大潜在大小”，并补充说“但绝不保证容器能够达到那个大小”。我会想象它会失败，但不会失败。在失败之前它只完成了 1/5。为什么std::vector::max_size 如此关闭？我认为更重要的是，有没有办法真正知道向量的潜在大小？

Answer 1

注意max_size 函数返回的元素的最大数量，它没有说明所需的内存量。

如果我们假设sizeof(int) == 4（很常见），那么204324850 元素将需要817299400 字节的连续 内存（几乎是780 MiB）。

您会收到 bad_alloc 异常，因为向量根本无法分配足够的内存来容纳所有元素。

Answer 2

std::vector::max_size() 应该给我向量可以达到的最大尺寸

这并不完全正确。 max_size 为您提供理论上限。 Vector 肯定不支持任何大于该大小的大小，但这并不一定意味着您可以创建所有大小达到该大小的向量。

最大的限制因素是操作系统愿意或能够为进程分配的可用内存量。没有标准的方法来获得这个大小，甚至实现特定的方法也不是直截了当的。

另一个潜在的限制是最长的空闲连续地址空间，它可能是碎片的。对于地址空间巨大的 64 位程序，这可能不是问题，但对于 32 位或更小地址的系统来说，这是一个考虑因素。

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失败于：204324850

假设 4 字节 int，即大约 780 兆字节（非公制）。

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总结：与其试图找出程序在运行时可以使用多少内存，不如算出你知道足够的内存量。不要分配更多。确保计算机有足够的内存，并且操作系统未配置为将内存使用限制为较少量。使用 64 位地址空间。

Answer 3

这样想； vector 的编写方式可以在内部处理多达（例如）32 位的元素，因此 max_size 会给你一些大约 2-40 亿范围内的数字。 但是你是在一个只有 1MB 内存的系统上运行代码，所以你当然不可能把容器扩大到那么大。但是，vector 无法知道您使用的是什么系统 - 它只知道它的最大理论限制。

Answer 4

我会指出以下因素导致无法分配max_size 的内存量：

• 您系统上的可用内存可能在调用max_size 和尝试分配内存之间发生了变化
• 可能没有足够大的连续内存块可用于分配（即总共可能有足够的内存，但已碎片化，并且向量保证将内存存储在连续块中）李>
• 向量在添加新元素时调整大小（就像你对push_back所做的那样）；发生这种情况时，旧向量的内容会被复制到新向量 - 并且可能没有足够的内存来同时存储它们。
• 首先，您的系统中可能没有足够的内存。例如，在我的系统上，max_size 返回类似 (maximum_value_of_ptrdiff_t/sizeof(vector_element)) 的内容。虽然这个数字可能很大，但给定机器的物理限制可能允许更小的东西