QT数据结构内存分配策略

Posted 2020-12-09 meong

　　在QT的Reference中无意看到了QString及其他类型数据结构内存的分配策略，翻译并记录一下。

　　在QString的数据结构中，QString通过一次附加一个字符来动态构建字符串。假设我们向QString字符串追加15000个字符。然后，当QString空间不足时，会发生以下18个重新分配的过程（假设目前有15000个字符）：

　　4，8，12，16，20，52，116，244，500，1012，2036，4084，6132，8180，10228， 12276、14324、16372

　　最后，QString分配了16372个Unicode字符，其中15000个被占用。

　　上面的内存分配状况看起来比较奇怪，以下是内存分配原则：

　　1、QString一次分配4个字符，直到达到大小20。
　　2、从20到4084，每次将大小增加一倍。更准确地说，它的内存分配量扩大到2的下一个乘方数减去12。（某些内存分配器在要求精确的2的乘方数时表现最差，因为它们每个块还需要使用额外的几个字节进行记录。）
　　3、从4084开始，每次分配2048个字符（4096字节）的内存块。因为现代操作系统在重新分配缓冲区时不会复制整个数据。只需简单地对物理内存页面进行重新排序，并且实际上只需要复制首页和最后一页上的数据。

　　QByteArray和QList <T>使用与QString大致相同的算法。

　　QVector <T>还将该算法用于可以使用memcpy()在内存中移动的数据类型（包括基本的C++类型，指针类型和Qt的共享类），但对只能用于通过调用复制构造函数和析构函数进行移动。由于在这种情况下重新分配的成本较高，因此QVector <T>在空间不足时，始终通过将内存翻倍来减少重新分配的次数。

　　QHash <Key，T>是完全不同的情况。 QHash的内部哈希表以2的幂次方增长，并且每次增长时，这些项都将重新放置在新的存储桶中，计算方式为qHash(key)％QHash::capacity()（存储桶数）。此注释也适用于QSet <T>和QCache <Key，T>。

　　对于大多数应用程序，Qt提供的默认增长算法可以解决问题。如果需要更多控制，QVector <T>，QHash <Key，T>，QSet <T>，QString和QByteArray提供了三个函数，可让您检查并指定用于存储项目的内存量：

　　1、Capacity()返回为其分配内存的项目数（对于QHash和QSet，为哈希表中的存储桶数）。
　　2、reserve(size)显式预分配大小项目的内存。
　　3、squeeze()释放不需要存储项目的任何内存。
　　如果在一开始就知道一个容器中存储大约多少个项目，则可以通过调用reserve()将内存分配完成，减少过程中不必要的内存分配，并在完成容器的填充后，可以调用squeeze()释放额外的预分配内存。