arduino 上的 C++ 向量占用大量 RAM 空间

Question

在任何地方都找不到解决方案。希望在这个问题上变得更加开明。

我想为 arduino 项目使用各种动态数组。我在 arduino 平台here 上发现了一个使用向量的库。我使用了一个函数来监视我发现here 的 arduino 上的可用 RAM。

这是我的代码示例：

Serial.print("Starting RAM: ");
Serial.println(freeRam());
Serial.println();

vector<int> intVector;

Serial.print("Remaining RAM after intVector declaration: ");
Serial.println(freeRam());
Serial.println();

vector<char> charVector;

Serial.print("Remaining RAM after charVector declaration: ");
Serial.println(freeRam());
Serial.println();


Serial.print("sizeof(intVector) = ");
Serial.println(sizeof(intVector));
Serial.print("sizeof(charVector) = ");
Serial.println(sizeof(charVector));

这是输出：

Starting RAM: 1684

Remaining RAM after intVector declaration: 1618

Remaining RAM after charVector declaration: 1584

sizeof(intVector) = 7
sizeof(charVector) = 7

似乎 intVector 分配占用了 RAM 的 66 字节块。看起来向量为此分配了 32*2 + 2 = 66 字节的内存。同样，charVector 分配占用了 34 个字节 (32*1 + 2)。似乎这种分配 32*sizeof(type) + 更改的模式存在于其他数据类型（例如 char、float 等）。请注意 arduino 上的 sizeof(int) = 2。

我的问题是我想填充这些向量的对象大小在 10-20 字节之间。由于 ATMega328 上只有 2 kB 的 RAM，我将无法按照目前的设计运行我的程序。对于 segment 和 sizeof(segment) = 16 的对象，向量会占用 522 字节的 RAM 块。

所以我的问题是：

1. 当向量的大小只有 7 字节时，尽管它有类型，为什么向量分配 32 * sizeof(type) 字节的 RAM？

2. 有没有更好的方法在 arduino 平台上使用某种动态数组？

3. 是否有内存管理技术可以让我使用向量？

谢谢，如果此问题重复，请提前道歉！

编辑：

看来vector初始化的容量是32。

intVector.capacity() = 32;

尝试使用任一

intVector.reserve(1); // or
intVector.resize(1);

不会改变向量的容量。

Answer 1

为了提高效率，向量一次分配的空间比它需要的多 - 您不希望每次尝试插入单个项目时都重新分配它。即使它仍然是空的，它也很有可能初始化为 32 项的容量。

尝试打印出vec.capacity() 以了解它为多少元素保留了空间。

向量是标准容器中最节省空间的，它应该只使用每个元素所需的数量加上一些恒定的开销。

Answer 2

快速浏览一下vector 实现会发现它总是保留额外的__UCLIBCXX_STL_BUFFER_SIZE__ 字节内存。该预处理器符号在system_configuration.h 中定义为32。

所以默认构造 vector 总是占用 32 个字节加上 vector 本身必须跟踪分配的内存、大小、容量等的任何开销。

您可以尝试将system_configuration.h 中的预处理器定义更改为

#define __UCLIBCXX_STL_BUFFER_SIZE__ 0

但是如果有任何依赖于这个空间的东西总是被分配，这可能会破坏代码。

Answer 3

正如另一个答案中提到的，std::vector 总是提前分配一些内存，以防止每次插入时重新分配。向系统请求更多内存是一个代价高昂的过程，您应该尽可能避免。

编写自定义分配器。分配器是 std::vector 的可选模板参数，您可以使用它重新定义它如何获取内存（例如，使其预分配更小的数量，在每个插入等）。有关这方面的更多信息，您可以查看 Nicolai Josuttis 在 STL 上的 website。有一个涵盖分配器的免费章节（侧栏中的标题“补充章节（PDF）”，还有sample code。