C++标准库中的内存分配

Question

最近，我对跟踪内存分配和释放产生了兴趣。当重载new和delete运算符时，我发现C++标准库有时会调用重载运算符，但有时会使用其他方法来分配内存（可能是std::allocator）。例如，std::string似乎没有使用new。尽管std::vector在调用push_back时似乎会调用new。这很令人惊讶，因为我认为标准库应该有一致的内存分配管理策略。

标准库何时选择使用new，何时选择使用std::allocator？为什么？

- Moss Richardson

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你认为std::string不会(间接)调用new的依据是什么？你认为std::allocator不会使用new，或者std::vector不会使用std::allocator的依据又是什么？你知道短字符串优化吗？ - Sneftel

首先，您应该发布用于测试的代码。例如，我们必须确保 std::string 没有在堆栈上分配（没有使用堆），也没有创建任何副本。 - Damir Tenishev

据我所知，std::allocator 也使用 operator new 来分配内存。无论如何，正如已经指出的那样，您很可能是 SSO 的受害者。这意味着 std::string 不需要为短字符串（通常在 64 位架构上为 15 或 22 个字符）分配内存。 - Daniel Langr

std::allocator（标准容器默认使用的模板化分配器）使用 ::operator new(size_t) 或（自 C++17 起）::operator new(std::size_t, std::align_val_t)。该函数何时以及如何调用是未指定的（这允许容器和分配器为它们分配和管理内存的策略进行定制）。 - Peter

是的，在测试期间我强制调用了复制构造函数。SSO 防止了操作符被调用。感谢 @Sneftel。 - Moss Richardson

std::allocator 被引入的原因是在旧时代，x86 处理器有两种指针类型：near 和 far。这个视频可能会有所帮助：https://youtu.be/LIb3L4vKZ7U - Marek R

Answer 1

标准容器将使用提供给它们的分配器来分配动态内存。默认情况下，使用的是std::allocator。

对于标准库中的大多数其他动态内存使用，标准并未规定实现应如何获取内存，实现有自由进行操作。

至于跟踪内存分配，建议包装malloc。

- eerorika