C++ std::vector元素的内存分配问题

- 日理万妓 2022-08-19 13:24 180阅读 0赞

来看一个问题：  
在使用C++ STL的vector时，下面三种写法有什么不同呢？其内存分配是怎么样的呢？

std::vector<T> vec;
    std::vector<T>* Vec = new std::vector<T>();
    std::vector<T*> vec;

首先，说结论吧（假设Ｔ是一个定义好的类）：  
对于`std::vector<T> vec;`vec在栈上（stack），而其中的元素T保存在堆上（heap）；  
对于`std::vector<T>* Vec = new std::vector<T>();`vec和其中的元素T都保存在堆上；  
对于`std::vector<T*> vec;`vec在栈上（stack），而其中的元素T保存在堆上（heap）；和第一种情况类似。

下面通过实验说说第一种情况和第二种情况的不同吧！  
下面代码中声明了一个类A和一个函数IsObjectOnStack()用于监测对象是否在栈上，该函数使用到了Windows的系统API。

#include <vector>
    #include <iostream>
    #include <Windows.h>
    
    using std::vector;
    using std::cout;
    
    class A
    {
    public:
        A(); //构造函数
        A(const A& a); //拷贝构造函数
        ~A(); //析构函数
    
    };
    
    A::A()
    {
        cout << "A的构造函数..." << '\n';
    }
    
    A::A(const A& a)
    {
        cout << "A的拷贝构造函数..." << '\n';
    }
    
    A::~A()
    {
        cout << "A的析构函数..." << '\n';
    }
    
    BOOL IsObjectOnStack(LPVOID pObject)
    {
        INT nStackValue(0);
    
        MEMORY_BASIC_INFORMATION mi = { 0 };
        DWORD dwRet = VirtualQuery(&nStackValue, &mi, sizeof(mi));
    
        if (dwRet > 0)
        {
            return pObject >= mi.BaseAddress
                && (DWORD)pObject < (DWORD)mi.BaseAddress + mi.RegionSize;
        }
    
        return FALSE;
    }

下面做第一种情况的测试：

int main()
    {
        vector<A> aa;
        int nCount = 2;
        for (int i = 0; i < nCount; i++)
        {
            A a;
            BOOL isOnStack = IsObjectOnStack(&a);
            if (isOnStack) cout << "对象a在栈上创建..." << '\n';
            else cout << "对象a在堆上创建..." << '\n';
            aa.push_back(a);
        }
    
        BOOL isOnStack = IsObjectOnStack(&(aa.at(0)));
        if (isOnStack) cout << "std::vector中元素在栈上创建..." << '\n';
        else cout << "std::vector中元素在堆上创建..." << '\n';
    
    
        return 0;
    }

运行结果：  
![std::vector<T>运行结果][std_vector_T]可以看到`std::vector<A>`中的元素A是在栈上创建的。而且是在push\_back的时候将栈上对象通过拷贝复制到堆上去的。

第三种情况测试：

int main()
    {
        vector<A*> aa;
        int nCount = 2;
        for (int i = 0; i < nCount; i++)
        {
            A* a = new A();
            BOOL isOnStack = IsObjectOnStack(a);
            if (isOnStack) cout << "对象a在栈上创建..." << '\n';
            else cout << "对象a在堆上创建..." << '\n';
            aa.push_back(a);
        }
    
        BOOL isOnStack = IsObjectOnStack(aa.at(0));
        if (isOnStack) cout << "std::vector中元素在栈上创建..." << '\n';
        else cout << "std::vector中元素在堆上创建..." << '\n';
    
        for (int i = 0; i < nCount; i++)
        {
            delete aa.at(i);
        }
    
    
        return 0;
    }

运行结果：  
![std::vector<A\*>运行结果][std_vector_A]这个很明显`std::vector<A*>`中的对象都是在堆上。使用完以后，我们必须手动释放该对象所占内存。

所以，我个人觉得两者的主要区别在于：**`std::vector<T>`和`std::vector<T*>`中元素T都是存储在栈上，而且`std::vector<T>`不用手动管理内存空间，而`std::vector<T*>`需要手动delete释放栈上的空间。但是push\_back的时候`std::vector<T>`会比`std::vector<T*>`多一个拷贝构造的过程。**

[std_vector_T]: /images/20220731/dc44fe3fec5344a7850b90320ab0c059.png
[std_vector_A]: /images/20220731/e341c92ba9994d7a86de9244f06012a7.png