如何知道向量的实际最大大小？（不使用 std::vector::max_size）

Question

在在线课程中，我正在学习向量。在其中一个例子中，他们解释说：std::vector::max_size()应该给我向量可以达到的最大大小。我决定测试一下：

#include <iostream>
#include <exception>
#include <vector>

int main(void) {
    std::vector <int> nums;
    int max = nums.max_size();
    std::cout << "Max: " << max << std::endl;
    for (int i = 0; i < max; i++) {
        try {
            nums.push_back(i);
        }
        catch (std::bad_alloc ex) {
            std::cerr << ex.what() << std::endl;
            std::cout << "Failed at: " << i << std::endl;
            break;
        }
    }

    return 0;
}

这是运行它的结果：

Max: 1073741823
bad allocation
Failed at: 204324850

它是 869416973 个整数。

所以我开始在谷歌上搜索它。在这里我读到它返回“容器可以达到的最大潜在大小”，并补充说“但绝不保证容器能够达到那个大小”。我会想象它会失败，但不会那么多。在失败之前，它只走了 1/5 的路。为什么会std::vector::max_size这样了？我认为更重要的是，有没有办法真正知道向量的潜在大小？

Answer 1

请注意，该max_size函数返回理论上的最大元素数，它没有说明所需的内存量。

如果我们假设sizeof(int) == 4（很常见）那么204324850元素将需要连续内存817299400字节（几乎 780 MiB）。

你会得到一个bad_alloc异常，因为向量根本无法分配足够的内存来保存所有元素。

Answer 2

std::vector::max_size() 应该给我向量可以达到的最大大小

这并不完全正确。max_size 为您提供了一个理论上限。Vector 绝对不会支持任何大于此大小的大小，但这并不一定意味着您可以创建所有大小不超过该大小的向量。

最大的限制因素是操作系统愿意或能够为进程分配的可用内存量。没有标准的方法来获得这个大小，甚至实现特定的方法也不是直截了当的。

另一个潜在的限制是最长的空闲连续地址空间，它可能是碎片化的。对于具有天文数字大地址空间的 64 位程序来说，这可能不是问题，但对于具有 32 位或更小地址的系统来说，这是一个考虑因素。

失败：204324850

假设 4 byte int，即大约 780 兆字节（非公制）。

结论：与其试图找出您的程序在运行时可以使用多少内存，您应该弄清楚您知道多少内存是足够的。不要分配更多。确保计算机有足够的内存，并且操作系统未配置为将内存使用限制为较少量。使用 64 位地址空间。

Answer 3

这样想；在vector被写入的方式，它可以在内部处理高达（比方说）32位等值的元素，所以max_size会给你的〜2-4十亿范围的一些数字。但是你在一个只有 1MB 内存的系统上运行代码，所以当然你永远不可能把容器增长那么大。但是，vector无法知道您使用的是哪个系统 - 它只知道它的最大理论限制。

Answer 4

我会指出以下因素导致无法分配max_size内存量：

• 您系统上的可用内存可能在max_size调用和尝试分配内存之间发生了变化
• 可能没有足够大的连续内存块可用于分配（即总共可能有足够的内存，但被碎片化并且 vector 保证将内存存储在连续块中）
• 当新元素添加到向量时，向量会调整大小（就像你做的那样push_back）；当它发生时，旧向量的内容被复制到新向量中——并且可能没有足够的内存来同时存储它们。
• 首先，您的系统中可能没有足够的内存。例如，在我的系统上，max_size返回类似 ( maximum_value_of_ptrdiff_t/sizeof(vector_element)) 的内容。虽然这个数字可能很大，但给定机器的物理限制可能允许更小的东西