为什么shrink_to_fit（如果请求得到满足）会导致重新分配？

Question

假设有一个容器v，使得v.size() == 3且v.capacity() == 5，我的理解是调用v.shrink_to_fit() 可以实现目的，如果调用成功，则会导致v.capacity()变为3。

然而，这样做会带来重新分配内存的代价。

为什么呢？不能在不重新分配剩余内存的情况下释放未使用的内存吗？

可能这个问题源于像new/delete和malloc/free这样的更原始命令的工作方式。

- Enlico

---

@largest_prime_is_463035818，我在我的问题中澄清了“can”的含义。我认为（但有人可能会纠正我）shrink_to_fit _can_重新分配内存，因为请求_can_得到满足。也就是说，调用shrink_to_fit可能不执行任何操作，但如果需要，它会通过重新分配来进行。 - Enlico

抱歉删除了我的评论，因为我看到了你的编辑，并且我不确定“可能重新分配”是否取决于“可能缩小”。一开始认为不是，但后来在标准中没有找到相关部分。 - 463035818_is_not_a_number

哦，我希望我能更加专注于这个。 - Enlico

Answer 1

底层内存管理系统定义了可能性，通常不允许返回已分配内存的部分：如果你获得了n字节，你只能返回n字节或不返回。
返回最后m 字节（其中m < n）或更糟糕的是，在n字节的中间返回m字节，当然是可以提供的，但考虑到正确处理所需的额外复杂度。
当然，有些内存管理器可能支持此功能，但你的C++编译器和语言定义并不一定知道在操作系统下运行的哪些管理器，因此它们必须接受需要重新分配的可能性。注意，它们并不保证需要重新分配 - 它们只预期需要。

- Aganju

Answer 2

容器本身不分配/释放内存，而是其分配器进行分配/释放内存。

为了使（向量的）分配器能够释放内存，它需要提供与已分配给向量数据的内存指针完全相同的指针。

这就是向量数据的开头，而不是“不再使用”的数据的开头。

基本上，我们正在谈论这个分配器的分配/释放方法：

pointer allocate( size_type n, const void * hint = 0 );
void deallocate( T* p, std::size_t n );

deallocate 的参数 T* p 将与从 allocate 返回的指针相同 (== 向量数据的开始).这就是向量实现将传递给 deallocate 的内容。

可以想象，有一个自定义的向量实现，能够将范围在 [data, data+size] 中的任何指针传递给分配器的 deallocate 方法。可以构造这样一个分配器来处理它。但是，所有其他分配器都需要遵守此 API，包括标准分配器。

然后像这样的东西需要能够 "工作":

int* p = new int[100];
delete [] (p + 50);  // imagine making this work

这将增加额外的复杂性、性能和其他问题。

- StPiere

Answer 3

事实上，标准只是允许分配器在收缩时重新分配。我不知道C++库实现中是否常见，但我记得有一些数据库分配器使用不同的磁盘段池，一些用于较小的块，一些用于较大的块。理由是有很多小块和少量大块，因此这种分离有助于减少较大块池的碎片。如果程序中发生这种情况，定义一个实现该规则的自定义分配器可能是有意义的。

事实上，标准表明“shrink_to_fit”可能会重新分配，这样就可以使用这样的自定义分配器。

- Serge Ballesta