为什么std::map<std::map>不会释放内存？

Question

在以下测试程序中，由std::map分配的内存未被释放。总的来说，我们分配了大约2.2GB的内存，虽然我们与一个空容器交换了，但这些内存从未被释放。

当将std::map< std::map > 更改为 std::map< std::vector >时，内存实际上被释放了。

我已经使用valgrind检查了代码，但明显没有发现任何泄漏。

为什么会出现这种情况，我该如何改变这种行为？

#include <cstdlib>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <map>
#include <chrono>
#include <thread>

class Test
{
   public:
   std::vector< std::pair< int, int > > myContainer;
   std::map<int,int> myMap;

   Test(){
      for( int i = 0 ; i  < 10000; i++  ){
         std::pair<int, int> pair = std::make_pair<int, int>( rand(), int( i ) );
         //myContainer.push_back( pair );
         myMap.insert( pair );
      }            
   }
};

int main()
{

  std::map<int,Test> myContainer1;

   for( int i = 0 ; i < 5000; i++  ){      
      myContainer1.insert( std::make_pair<int, Test>( rand(), Test() ) ); 
   }      

   std::cout << "ready!" << std::endl;
   std::this_thread::sleep_for( std::chrono::milliseconds( 5000 ) );
   std::cout << "cleaning..." << std::endl;

   {
      std::map<int,Test> tmp;
      myContainer1.swap( tmp );
   }

   std::cout << "cleaning ready!" << std::endl;
   std::this_thread::sleep_for( std::chrono::milliseconds( 15000 ) );

   return 0;
}

- bicu

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您如何确定内存没有被释放？ - M.M

我使用了一个系统监视器，查看了驻留内存大小。当使用 map<vector> 时，我发现进程的 RSS 下降到几 MB。而当使用 map<map> 时，RSS 保持在 2 GB。 - bicu

@bicu 这并不一定意味着内存没有被释放（尽管 RSS 通常 比 VSIZE 更好）。valgrind 通常会报告程序结束时仍有多少内存分配，并且比查看资源监视器统计数据更可靠。你在那里看到了什么值？ - Andrew

你的评估很可能是错误的！使用哪个操作系统，以及你是如何确定它的？工作集、分页/非分页会有所不同。 - Ajay

@Arne 是的（munmap 立即浮现在脑海中）。这可能取决于 stdlib 实现（或底层 libc）如何处理释放。也有可能向量（连续存储）和映射（可能不是）之间的差异会影响内存的清理和分页速度/易用性。 - Andrew

Answer 1

std::map内部使用红黑树来存储对象，其中包含许多小对象，但std::vector则连续存储对象，使用一个大的平坦内存块。

glibc以不同方式管理不同类型的内存。

在请求小对象时，通常使用内存池来避免外部碎片，但释放对象时会导致内部碎片，内部碎片永远不会返回系统。

在请求大块时，glibc会分配一个大内存块，其中可能包含外部碎片。但释放后，该内存将返回到系统中。

- Zang MingJie