Cpp STL Memory and Growth Management 转

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Vector是STL中最常见的容器，它占用的是一块连续分配的内存，从数据存储角度来讲，和数组极其相似，不同的是：数组是静态分配空间，一旦分配了空间的大小就不可以再改变了，而VECTOR是动态分配空间，随着元素的不断增加，它会按照自身的一套增长机制不断扩充自身的容量。

扩容机制：

      按照容器现有容量的一倍进行增长。由于vector容器分配的是一块连续的内存空间，每次容器的增长并不是在原有连续的内容空间后进行简单的叠加，而是重新申请一块更大的新内存，并把现有容器中的元素逐个复制过去，然后销毁原有内存。

Eg:vector初始化时申请的空间大小为6，存入了6个元素，当向vector中插入第7个元素“6”时， vector会利用自己的扩容机制重新申请空间，数据存放结构如图1.

优点：动态增长，可不断增长，大小不受限制；

缺点：重新分配内存的代价有多高昂？它涉及如下四个步骤： 

·          为需要的新容量分配足够的内存；

·          将元素从原来的内存拷贝到新内存中；

·          销毁原来的内存中的元素；

·          归还原来的内存。 

        如果元素的数目为n，那么我们知道步骤(2)和(3)都要占用O(n)的时间，除非分配或归还内存的代价的增长超过O(n)，否则这两步将在全部运行时间中占居支配地位。因此我们可以得出结论：无论用于重新分配的容量（capacity）是多少，重新分配一个尺寸（size）为n的vector需要占用O(n)的时间。 

这个结论暗示了一种折衷权衡。假如在重新分配时请求大量的额外内存，那么在相当长的时间内将无需再次进行重新分配，因此总体重新分配操作消耗的时间相对较少，这种策略的代价在于将会浪费大量的空间，省时间费空间；另一方面，我们可以只请求一点点额外的内存，这么做将会节约空间，但后继的重新分配操作将会耗费时间，省空间费时间。换句话说，我们面临一个经典的抉择：拿时间换空间，或者相反。

Pushback实现：

        vector是用数组实现的，每次执行push_back操作，相当于底层的数组实现要重新分配大小（即先free掉原存储，后重新malloc）；这种实现体现到vector实现就是每当push_back一个元素,都要重新分配一个大一个元素的存储，然后将原来的元素拷贝到新的存储，之后在拷贝push_back的元素，最后要析构原有的vector并释放原有的内存。

元素是顺序存储的！

vector内存释放机制：

vector中的内建有内存管理，当vector离开它的生存期的时候，它的析构函数会把vector中的元素销毁，并释放它们所占用的空间，所以用 vector一般不用显式释放——不过，如果你vector中存放的是指针，那么当vector销毁时，那些指针指向的对象不会被销毁，那些内存不会被释放。vector的工作原理是系统预先分配一块CAPACITY大小的空间，当插入的数据超过这个空间的时候，这块空间会让某种方式扩展，但是你删除数据的时候，它却不会缩小。vector为了防止大量分配连续内存的开销，保持一块默认的尺寸的内存，clear只是清数据了未清内存，因为vector的 capacity容量未变化，系统维护一个的默认值。

vector与deque(STL容器，双端队列)不同，其内存占用空间只会增长，不会减小。比如你首先分配了10,000个字节，然后erase掉后面9,999个，则虽然有效元素只有一个，但是内存占用仍为10,000个。所有空间在vector析构时回收。empty()是用来检测容器是否为空的，clear()可以清空所有元素。但是即使clear()，所占用的内存空间依然如故。如果你需要空间动态缩小，可以考虑使用deque。如果非要用vector，这里有一个办法：

   在《effective STL》和其实很多C++文章中都有指明，用clear()无法保证内存回收。但是swap技法可以。具体方法如下所示：
    vector<int> nums;
   nums.push_back(1);nums.push_back(1);nums.push_back(2);nums.push_back(2);
   vector<int>().swap(nums);//或者nums.swap(vector<int>())；

   vector<int>().swap(nums); 或者如下所示加一对大括号都可以，意思一样的：  
    {
     std::vector<int> tmp =  nums;   
     nums.swap(tmp);
    }      
    加一对大括号是可以让tmp退出{}的时候自动析构

   swap技法就是通过交换函数swap（），使得vector离开其自身的作用域，从而强制释放vector所占的内存空间
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