为什么这个 std::queue/list of pointers to structs 直到 List.Size() == 0 才释放内存？

Question

我有一个程序将指向包含 cv::mat 克隆的结构的指针提供给其他线程使用的 std::queue/std::list （都尝试过）。

读取/创建速度很快，但消耗速度很慢，因此队列的大小会随着时间的推移而增长。
这个队列变得很大，很容易占用> 50% 的系统内存。

当读取/创建停止时，队列会缩小，但内存不会！
当队列大小最终达到 0 时，内存几乎立即消失。queue.size() == 0 触发器可以通过确保队列永远不会弹出最后一个指针来确认——内存不会消失。*注意：队列仍然存在，它没有超出范围，这是静态的。

所以我有两个问题：

1. 为什么当队列大小为零时内存消失？或者换句话说，为什么当指针被消耗/删除时内存不会消失？

2. 如何显式释放内存？

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代码是这样的：

struct MyStruct {
    cv::mat matA;
    ~MyStruct(){
       cout << "Yeah, destructor is called!" << endl;
       //matA.release(); //Not needed, right? Adding it does not change anything.
    }
};

static queue<shared_ptr<MyStruct>> awaitingProcessing;
static mutex queueGuard;

线程 1（队列填充器）：

BYTE* buffer = (BYTE*)malloc(dataWidth*dataHeight);
while(signal){
    LoadData(buffer);
    cv::Mat data = cv::Mat(dataHeight, dataWidth, CV_8U, buffer);
    
    auto addable = shared_ptr<MyStruct>(new MyStruct())>;
    addable->matA = data.clone();
    lock_guard<mutex> guard(queueGuard);
    awaitingProcessing.push(addable);

}

线程 2（消费者）：

    shared_ptr<MyStruct> pullFromQueue(){
        lock_guard<mutex> guard(queueGuard);
        if (awaitingProcessing.size() > 0){
            auto returnable = awaitingProcessing.front();
            awaitingProcessing.pop();
            return returnable;
        }
        return nullptr;
    }

    void threadLogic(){
        while (!interruptFlag){
            auto ptr = pullFromQueue();
            if (ptr == nullptr){
                usleep(5);
            }
            else{
                doSomething(ptr);
            }
            // ptr destructor called here, as refcount properly hits zero
        } 

    }

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如果我没记错的话，std 数据集合通常不会释放它们的内存并将其保留为备用，以防大小再次增长。然而，这个集合（队列和/或列表）由指针组成，所以即使队列变大，内存占用也应该很小。

我不熟悉 OpenCV 的内存管理，但它似乎在做类似的事情。暂停队列填充允许队列大小缩小，但内存不会缩小。然后，恢复填充会增加队列大小，而不会增加内存大小。

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总结几个关键点：

• 内存确实在不改变范围的情况下被释放（即不是内存泄漏）
• 只有当队列大小达到零时才会释放内存。如果队列大小永远保持为 1，则不会释放
• 结构被破坏
• 结构包含克隆的 cv::mats （我认为这是关键点）
• 列表/队列只包含指针，因此应该很小

Answer 1

std::queuestd::deque默认使用 a作为内部容器。当内存被释放时，实现在很大程度上定义了（当大小为零时可能会出现这种情况），但是std::deque和std::vector确实有一个释放多余内存的函数shrink_to_fit（即c++11功能）。这不能从std::queue接口中获得，但可以通过继承来完成（队列中的容器是protected）。

伪代码：

template<class T>
struct shrinkable_queue : public std::queue<T> {
  void shrink_to_fit() {c.shrink_to_fit();}
};

您还可以使用std::queue<T, std::list<T>>. 我确实检查了 MSVC 实现，因为你说你也尝试过列表，至少在我的版本上，即使删除单个节点（如预期的那样），它似乎也会释放内存。