编译器如何为类分配内存？

Question

当我用类指针创建一个类时，例如：

class A{
    B* p_b1;
    B* p_b2;
    A(){}
}

我假设编译器为每个A实例生成至少2个指针大小的空间。我的问题是，如果它们不是指针，而是像这样的普通对象：

class A{
    B b1;
    B b2;
    A(){}
}

编译器会在A类的内存空间中分配b1和b2的空间吗？还是它会在堆栈的其他位置声明实际的B类？

我问这个问题是因为我正在尝试减少代码中的内存分配，想知道是否会有任何区别。

- sgtHale

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你在堆栈的其他地方指的是什么？在你的例子中，b1、b2 是在堆栈上创建的。如果你想减少内存分配，那么使用较少的对象（包括在堆上创建的对象）。 - Nandu

编译器从不分配空间，运行时才会分配！ - Nandu

@Nandu 是的，但是机器需要为每个对象在堆栈上分配内存。因此，我不得不问它是否会将分配泛化以覆盖所有对象。本质上是“共享”堆栈分配。 - sgtHale

@tweej 不，我非常清楚如何使用动态内存分配。这是特别针对堆栈分配的。 - sgtHale

在这种情况下，对于您的第二种情况，对象在堆栈上的位置并不重要。如果支持A及其成员的页面足够大，则不需要分配更多的内存页面。如果映射堆栈的区域不够大，则会出现页面错误，然后由内核分配更多的内存页面直到堆栈限制。对于您的第一种情况，这取决于A的构造函数是否分配新的B对象，还是只复制指向已存在的B对象的指针。这些是操作系统内存管理实现细节。 - tweej

Answer 1

编译器会在 A 类的内存空间中为 b1 和 b2 分配空间吗？

答案是肯定的。

它会在堆栈中声明实际的 B 类吗？

不会。

我问这个问题的原因是因为我想减少代码中的内存分配，不知道是否有任何区别。

是的，有区别。在堆栈上分配内存要比从堆上分配内存更高效。如果可以，当性能成为问题时，请优先使用堆栈进行内存分配。

- R Sahu

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这不是要看问题而定吗？例如：对象的向量 vs 指针的向量 - 堆栈 vs 堆。 - Nandu

第二个例子更高效，即使类A的对象在堆上创建，它只需要一次堆分配而不是三次。 - Gort the Robot

@Nandu，当你有一个对象向量时，栈上没有太多东西。大部分内存在堆上。如果你有一个指针向量，你有两个级别的堆内存，一个是为向量“数据”分配的内存，另一个是为对象本身分配的内存。 - R Sahu

但是当性能成为问题时，最好选择堆栈而不是堆。那么这如何适用于增长的向量（或STL容器）？在这些情况下，将对象放在堆上是否提供更好的性能呢？ - Nandu

@Nandu，在使用向量时，您无法选择“数据”分配的位置，它总是在堆上。这并不比使用堆栈内存创建的数组提供更好的性能。它会带来其他好处-动态调整大小、能够创建更大的数组等。但是它不会比在堆栈上创建一个数组表现得更好。 - R Sahu

Answer 2

这实际上取决于情况。任何作为对象字段的东西都会以与对象相同的方式分配（无论是在堆栈上还是在堆上）。如果您想减少分配，可以考虑重用对象。您可以手动调用析构函数，然后调用放置 new表达式来重用对象的内存。

另一方面，如果您只是想减少使用的堆栈大小，则在构造函数中在堆上分配，在析构函数中释放（RAII）。

- Dmitry Rubanovich