为啥 std::stack 内存大小比 C++ 中的通常大？

Posted 2023-02-21

【中文标题】为啥 std::stack 内存大小比 C++ 中的通常大？

【英文标题】：Why std::stack memory size is bigger than as usual in c++?为什么 std::stack 内存大小比 C++ 中的通常大？

【发布时间】：2021-04-05 09:10:26

【问题描述】：

这是测试我的问题的代码。

#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;
int main()
    int num;
    int Array[1];
    stack<int> Stack;

    cout << "Int size " << sizeof(num) <<endl; // Output: Int size 4
    cout << "Array size " << sizeof(num) <<endl; // Output: Array size 4
    cout << "Stack size " << sizeof(Stack) <<endl; // Output: Stack size 80
    return 0;

我正在尝试了解内存空间分配。通常 int 内存大小为 4 个字节。但是，当我在 std::stack 中初始化 int 数据类型的 Stack 时，Stack 的大小为 80 个字节。

应该是 4 吗？为什么std::stack 占用 80 个字节？或者堆栈内部实际上是 80 字节的大小？

【问题讨论】：

你使用的是什么编译器/标准库？

@AyxanHaqverdili GNU GCC 编译器

std::stack 是一个类。类对象本身使用一些内存。

@JohnnyMopp 我也在课堂上进行了测试。类大小为 1 个字节。我认为堆栈包含占用 80 个字节的内容。问题是堆栈中实际占用 80 个字节的内容是什么？

一些常用集合使用的空间比较：ideone.com/f7sfcK

【参考方案1】：

sizeof 获取对象/类型的静态大小。 stack 为其元素动态分配内存。因此，元素的大小和stack 的大小通常没有相关性。那么，为什么是 80 字节呢？这是高度实现特定的。堆栈的大小通常与底层容器相同。默认情况下，底层容器是std::deque，所以我们必须看看。我专门检查了 libstdc++，它似乎有 1 个指针、1 个 size_t 的大小和 2 个迭代器，如下所示：

struct _Deque_impl_data

    _Map_pointer _M_map;
    size_t _M_map_size;
    iterator _M_start;
    iterator _M_finish;
    //...

（std::deque 派生自 _Deque_base，它有一个 _Deque_impl_data 类型的成员）

指针和整数是 8 个字节，迭代器是 32 个字节。这增加了 80 个字节。我没有进一步调查，但由于deque 是一个更复杂的结构，它需要一些内存来自己记账是很自然的。

【参考方案2】：

您可能在这里将sizeof(Stack) 与Stack.size() 混淆了。 sizeof 运算符返回 类对象 的总大小，在 std::stack 的情况下，它包括（必要的）一些内部数据和控制变量（将大小填充到，在你的情况下，80字节）。然而，对Stack.size() 的调用将返回当前在堆栈中的项数。

这些“内部变量”将包括诸如指向已分配内存的指针（可能是 8 个字节）、一个记录当前元素计数的值（也可能是 8 个字节）以及许多其他指针和计数器，以帮助操作堆栈和优化对包含数据的访问，例如分配空间的当前容量等。

以下修改后的代码显示了区别：

#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;
int main()

    int num;
    int Array[1];
    stack<int> Stack;

    cout << "Int size " << sizeof(num) << endl;     // Int size 4
    cout << "Array size " << sizeof(Array) << endl; // Array size 4 (1 "int" element)
    cout << "Stack size " << sizeof(Stack) << endl; // Size of a "std::stack<int>" instance
    cout << "Stack size " << Stack.size() << endl;  // Size (# entries) of stack = 0 (empty)
    return 0;

【讨论】：

不，我不困惑。我知道Stack.size(); 将返回堆栈大小。因为我提到我试图了解内存空间。

@Naiem 好的，很抱歉假设您的困惑（但其他人已经犯了这个错误）。也许我的编辑给出了一些提示——尽管stack 类的实际细节会因实现而异。