std::vector<std::array<T, N>>或std::array<std::vector<T>,N>类型的数组在内存中如何存储？

Question

我知道`std::vector`在堆上分配动态内存，而`std::array`则在栈上分配内存。

但是当我将这两个容器合并时，内存是如何分配的呢？

例如：

std::vector<std::array<T, N>> a;

或者

std::array<std::vector<T>,N> a;

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作者：

std::vector<std::array<T, N>> a;

• a的恢复对象序列/数组是否完全存储在堆上，还是部分共享于堆和栈之间？

作者：

std::array<std::vector<T>,N> a;

• a的恢复对象序列/数组完全存储在堆栈上，还是其中有一部分共享于堆和栈之间？

非常感谢您的参与。

- RobertS supports Monica Cellio

Answer 1

简单来说，std::array<T, N>会将 T对象储存在其内部，就像它们是普通的数据成员一样；而std::vector<T>会在堆上分配一个缓冲区，并在该内存中构造T对象。

对于std::array<T, N>，由于T对象位于std::array内部，这些T对象是否分配在堆或栈上取决于std::array<T, N>所在的位置：

• 如果std::array<T, N>在栈上分配，那么T对象也将在栈上分配。

• 如果std::array<T, N>在堆上分配（例如，new std::array<T, N>），那么T对象也将在堆上分配。

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std::vector<std::array<T, N>>

向量将所有的std::array<T, N>对象存储在其内部分配在堆上的缓冲区中。也就是说，假设vec_of_arrs拥有自动存储期：

std::vector<std::array<T, N>> vec_of_arrs;

仅有对象vec_of_arrs是分配在栈上的。它的内部缓冲区——在其中创建std::array<T, N>对象的连续序列——是分配在堆上的。由于T对象直接存储在std::array中，它们也在那个内存上被构造，即堆。

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std::array<std::vector<T>,N>

std::array将N个std::vector<T>对象直接作为数据成员存储在自己内部。因此，如果包含它们的std::array分配在栈上，则std::vector<T>对象也将在栈上。但每个向量的内部缓冲区都是在堆上分配的，因此T对象也是在那个缓冲区上构造的。假设arr_of_vecs具有自动存储期限：

std::array<std::vector<T>,N> arr_of_vecs;

对象arr_of_vecs在栈上分配。 std::vector<T>对象也在栈中分配，它们存储在std::array对象内部（即std::array包含一系列连续的std::vector<T>对象）。然而，这些std::vector<T>对象的内部缓冲区在堆上分配，T对象是在该内存上构建的，即在堆上。

- ローウ

Answer 2

考虑下面的代码：

以下是代码：

struct S
{
    int _i;
    /* ... */
};

int main()
{
    S s1;
    S* s2 = new S{};
    return 0;
}

实例s1位于堆栈上，它的所有成员也在堆栈上。由s2指向的内容在堆上分配，它的所有成员也都在堆上。

现在，来看一些例子：

// all the instances of std::array<T, N> are on the heap,
// since std::vector allocates on the heap
std::vector<std::array<T, N>>

// the array itself is on the stack, and also the vector instances,
// but the content of the vectors is on the heap, as std::vector allocates on the heap
std::array<std::vector<T>,N>

- mfnx