重复清除和填充 std::vector 时内存使用量持续增长是否正常？

Question

我有一个名为 OGLSHAPE 的类的 std::vector 。

每个形状都有一个 SHAPECONTOUR 结构体向量，其中有一个 float 向量和一个 double 向量向量。它还有一个轮廓结构的向量，其中有一个浮点向量。

最初，我的程序使用 8.7 MB 的 RAM 启动。我注意到，当我开始填充这些内容（例如添加双精度数和浮点数）时，内存很快就会变得相当高，然后趋于平稳。当我清除OGLSHAPE向量时，仍然使用了大约19MB。然后，如果我再推送大约 150 个形状，然后清除这些形状，我现在使用大约 19.3MB 的内存。我本以为从逻辑上讲，如果第一次从 8.7 到 19，那么下一次它会上升到 30 左右。我不确定它是什么。我以为这是内存泄漏，但现在我不确定。我所做的就是将数字推入 std::vectors，没有别的。所以我希望能恢复我所有的记忆。什么可能导致这种情况？

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这是由于分配大量小东西而产生的内存碎片， 怎么解决呢？

Answer 1

调用 std::vector<>::clear() 不一定释放所有分配的内存（它取决于 std::vector<> 的实现）。这样做通常是为了优化以避免不必要的内存分配。

为了真正释放实例所持有的内存，只需执行以下操作：

template <typename T>
inline void really_free_all_memory(std::vector<T>& to_clear)
{
    std::vector<T> v;
    v.swap(to_clear);
}

// ...
std::vector<foo> objs;

// ...
// really free instance 'objs'
really_free_all_memory(objs);

创建一个新的（空）实例并将其与您想要清除的向量实例交换。

Answer 2

使用正确的工具来观察内存使用情况，例如（在 Windows 上）使用 Process Explorer 并观察专用字节。不要查看虚拟地址空间，因为它显示正在使用的最高内存地址。碎片化是两个价值观之间存在巨大差异的原因。

还要意识到应用程序和操作系统之间有很多层：

• std::vector 不一定立即释放所有内存（请参阅 hkaiser 的提示）
• C 运行时并不总是将所有内存返回给操作系统
• 操作系统的堆例程可能无法释放所有内存，因为它只能释放整页（4 KB）。如果 4KB 页中的 1 个字节仍被使用，则该页无法释放。

Answer 3

这里有一些可能的事情在起作用。

首先，内存在最常见的 C 和 C++ 运行时库中的工作方式是，一旦将其从操作系统分配给应用程序，就很少会返回给操作系统。当您在程序中释放它时，new 内存管理器会保留它，以防您再次请求更多内存。如果您这样做，它会将其返还给您以供重复使用。

另一个原因是向量本身通常不会减小其大小，即使您清除它们。他们将其拥有的“容量”保持在最高水平，以便更快地重新填充它们。但是，如果向量被破坏，该内存将返回到运行时库以再次分配。

因此，如果您没有销毁向量，它们可能会在内部为您保留内存。如果您在操作系统中使用某些东西来查看内存使用情况，它可能不知道有多少“空闲”内存在运行时库中等待使用，而不是返回给操作系统。

内存使用量略有增加（而不是根本不增加）的原因可能是由于碎片。这是一种复杂的切线，但足以说明分配大量小对象会使运行时库在需要时更难找到大块。在这种情况下，它无法重用您已经释放的一些内存，因为它是由许多小块组成的。所以它必须向操作系统请求一个大块。