向量数组是完全连续的内存吗？答案

【问题标题】：Is an array of vectors entirely contiguous memory?向量数组是完全连续的内存吗？
【发布时间】：2014-09-26 01:09:48
【问题描述】：

我知道向量保证是连续的内存，数组也是如此。那么当我这样做时会发生什么：

std::vector<uint8_t> my_array[10];
my_array[2].push_back(11);
my_array[2].push_back(7);

记忆会是什么样子？如果两者都需要是连续的，那么每次我在my_array[2] 上执行push_back() 时，my_array[2] 之后的数组的每个元素都会向前推一个字节吗？

这是否与我有一个结构数组时的情况相同，其中结构具有可变大小的成员，例如字符串或另一个向量？

【问题讨论】：

【解决方案1】：

向量内存结构在内存中是连续的；但是 std::vector 都包含一个指向动态分配内存的指针，用于实际存储（这很可能不连续）。

知道这一点后，std::vector::push_back 将只检查（外部）动态分配的数组是否有足够的容量来容纳新项目，如果没有，它将重新分配空间。溢出的第一个向量上的 push_back 不会导致数组中的第二个向量重新分配内存，这不是它的工作原理。

此外，没有可变大小的结构，结构和类的大小必须在编译时知道。

std::string 也有一个固定的大小，虽然你可能认为它是可变的，因为它也（像向量一样）有一个指向它所包含的char* 的指针。

【讨论】：

我明白了。从“std::vector 都包含一个指向实际存储的动态分配内存的指针（这很可能不连续）”，您的意思是两个向量的存储不一定彼此连续，对吗？因为即使在堆中，单个向量的存储也应该是完全连续的，对吧？
是的，单个向量的存储在堆中始终是连续的。但是，如果您在内存中有 2 个 std::vector 相互对齐，则它们的存储指针很可能不连续。

【解决方案2】：

std::vector 的内存占用由两部分组成：

第一种数据在数组中是连续的；第二种数据是动态分配的，所以在数组中不会是连续的。

这与具有灵活数据成员的 C struct 不同，因为 std::vector 的数据部分并不总是分配在同一种内存中，更不用说与它相邻了。向量本身可以分配在静态、动态或自动内存区域中，而其数据始终在动态区域中。此外，当向量调整大小时，其数据的内存可能会移动到不同的区域。

每次调用push_back 时，std::vector 都会检查它是否有足够的动态内存来容纳下一个数据元素。如果没有足够的内存，则向量会分配更大的内存块，并在推送新项目之前将其当前内容移动到那里。

【讨论】：

我明白了。如果我有一个包含字符串成员的结构数组会发生什么？字符串没有您描述的相同足迹，是吗？也就是说，字符串对象实际上保存了数据。
@Daniel 虽然标准没有说明字符串情况下需要发生什么，但实现通常与向量相同。有些实现将短字符串（几个字符）的数据保存在字符串本身中，但对于较长的字符串，所有实现都使用动态内存存储。 std::array 保持其数据内联，但您必须在编译时指定其大小。