关于向量和删除与它们相关的内存的问题答案

【问题标题】：Questions About Vectors and Deleting Memory Associated With Them关于向量和删除与它们相关的内存的问题
【发布时间】：2016-08-23 00:23:45
【问题描述】：

几个月前，我使用 Vectors 编写了一个程序。我使用clear() 成员函数来“重置”向量，假设它不仅会清除元素中的项目并重置大小数据成员，而且还会将正在使用的内存归还给堆以前用它。好吧，我偶然发现了一篇关于向量的帖子，说这不是从向量中取回内存的正确方法，因为使用 clear() 不会这样做，但需要使用交换方法：

vector<MyClass>().swap(myVector);

我很好奇为什么我们必须调用交换来删除旧内存？我认为这更像是一种解决方法，因为我们正在使用交换，但正在发生其他事情。是否调用了析构函数？

最后一个问题，我现在读到的所有文章都说clear() 不会释放对象被“销毁”的内存。谁能澄清这是什么意思？我对普通话不熟悉。我假设如果一个对象被破坏了，它就会被清除，并且内存被归还给堆，但这是错误的，那么“破坏”这个词是指只擦除与每个元素相关的位吗？我不知道。任何帮助将不胜感激。谢谢。

【问题讨论】：

std::vector::clear() 应该触发向量中元素的析构函数。对于健全性检查，您可以在 MyClass 对象中放置一条打印语句以查看它的发生情况。
你很可能误读了所读的内容。
当你清除它们时，向量会保持它们的容量，因为它们假设你要向向量添加新元素。因此，保留内存比在添加内存时重新分配内存更有效。
通常当你用完一个向量时，你会离开它被声明的范围，然后它将被完全销毁。如果确实需要重置，可以使用swap方法。
需要区分vector本身使用的内存，以及vector中MyClass对象使用的内存。当你清除向量时，后面的对象被销毁并回收它们的内存，但不是向量本身（它在内部只是一个指针数组）。

标签： c++ vector

【解决方案1】：

要回答这个问题，您需要将vector 直接分配的内存与通过成员对象间接“拥有”的内存分开。例如，假设 MyClass 是一个占用 1000 个字节的对象，然后您使用 std::vector<std::unique_ptr<MyClass>>。然后，如果该向量有 10 个元素，则在 64 位系统上直接分配的内存通常接近 10*8=80 字节，而 unique_ptr 对象间接拥有 10*1000=10000 字节。

现在，如果您在向量上调用 clear()，则会在每个 unique_ptr 元素上调用析构函数，因此 10000 个间接拥有的字节被释放。但是，底层数组存储并没有被释放，所以仍然分配了向量直接拥有的 80 多个字节。（此时，向量的 capacity() 至少为 10，但 size() 为 0。）如果您随后调用向量的析构函数，这将导致存储数组也被释放。

现在，如果你执行

std::vector<std::unique_ptr<MyClass>>().swap(v);

让我们分解它的作用：首先，创建一个临时向量对象，它没有分配数组，capacity() 为 0。现在，swap 将底层数组 v 转移到临时向量, 并将临时向量中的空数组或空数组交换为v。最后，在表达式的末尾，临时对象超出范围，因此调用了它的析构函数。这会导致调用以前属于v 的任何元素的析构函数，然后释放以前属于v 的底层数组存储。所以到最后v.capacity()为0，之前属于v的所有内存都被释放了，不管是v直接分配的还是通过存储的unique_ptr对象间接属于它的。

【讨论】：

@DanielSchepler，您的回答非常具体，非常感谢。我只有一个问题。因此调用交换函数将有效地释放与 clear() 释放（销毁对象）相同的内存并释放与向量本身关联的内存，因此如果用户要执行 clear()，然后进行交换，这将是多余的因为交换本身释放了两组记忆。它是否正确？我只是想确保我理解正确。似乎 swap 在释放内存时涵盖了两个基础，而 clear 仅涵盖了一个。

【解决方案2】：

vector 有一个名为 capacity 的关联数量，这意味着它已为那么多元素分配了足够的内存，即使它目前实际上不包含那么多元素。

如果在向量中添加或删除元素时未超出容量，则不会分配或释放内存；各个元素的构造函数和析构函数在已经分配的空间上运行。

clear() 函数不会改变容量。然而，vector::swap() 的通常实现也会交换向量的容量；因此与空向量交换将导致原始向量具有默认容量，该容量将很小甚至为零（取决于实现），因此应该释放内存。

从 C++11 开始，有一种正式的方法来减少容量，称为 shrink_to_fit()。

请注意，C++ 标准实际上并不要求在减少容量后将内存释放给操作系统；这取决于您使用的库实现的作者和操作系统的组合。

【讨论】：