STL容器内存释放

在一个项目中，需要在服务端保存玩家的录像回放数据，采用vector/map容器暂存了下发的消息数据，等待游戏结束后就将其写入文件，然后用clear清除掉这块缓存。

游戏上线了之后，发现其占用的内存一直上升，搜寻日志后发现，每局结束后回放占用的空间并没有释放掉，随着房间一直保留。也就是假设一共1000个房间，每个房间都有玩家游戏过后，就会有一千份回放空间没释放。

瞬 · 间 · 爆 · 炸

普遍说法是vector的clear并没有真正的释放内存，仅仅只是调用了元素的析构函数，然后调整了vector内部存取的位置。实际可以根据以下代码来观察：

#include<vector>
using namespace std;struct TestClass
{TestClass(){m_value=3;puts("OK1");}TestClass(int value){m_value = value;puts("OK2");}TestClass(const TestClass &tmp){this->m_value = tmp.m_value;puts("OK3");}~TestClass(){printf("free TestClass , m_value = %d\n",m_value);}int m_value;
};int main()
{TestClass testTmp(15);{vector<TestClass> vctTest;vctTest.push_back(testTmp);puts("PUSH OVER");vctTest.clear();puts("CLEAR OVER");printf("capacity = %d\n",vctTest.capacity());printf("test value beyond of limits: %d\n",vctTest[0].m_value);printf("test value beyond of limits: %d\n",vctTest[1].m_value);}puts("TEST OVER");return 0;
}

其输出的结果是

大致顺序为：

1.调用了带参构造函数，testTmp初始化完成。（输出OK2）

2.在vctTest容器的push_back时，调用拷贝构造函数新生成了一个对象，将其压入vector。（输出OK3）

3.在vctTest容器的clear中，对其中的元素调用了析构函数。（输出free TestClass , XXXX）

4.在clear完之后仍然在内存越界的边缘试探：（输出test value beyond of limits: XXXX）

5.出了定义域范围，释放vector所占空间。（输出TEST OVER）

6.main函数结束，对testTemp调用析构函数，并释放空间。（输出free TestClass , XXXX）

从上可以观察出：clear时，析构函数的确是调用了，而vector的真实大小capacity仍然是1。

而对于vector来说：其内存结构是整段连续的，每当大小不够时，就重新申请一块更大的空间，并将原数据复制过去，最后释放原空间。而这块更大的空间大小，根据vector自身策略而定，避免频繁申请内存并且复制数据，导致耗时大量增加。自然，为了减少clear之后再次扩容的消耗，所以vector选择不释放这块内存，留待之后重复利用。如果真正想要释放其内存，vector也提供了对应的方法。

然后又到了"网上普遍做法"环节：

1.用swap函数交换一个空vector来达到真正释放内存的目的。

//vctTest.swap(vector<TestClass>());
vector<TestClass>().swap(vctTest);

注释掉的那种在一般情况下会报错，因为C++11不允许将临时变量赋给非const左值引用。（但VS2015可以）

具体解释请看Virtual_Func博主的这篇文章。

交换完之后，等出了定义域范围，临时变量就会被释放掉。

2.在clear完之后用shrink_to_fit函数对vector进行大小重调。

vctTest.shrink_to_fit();

不过需要C++11的支持。按照文档的说明，只是请求释放内存，标准库并不保证退换内存。

最终采用的是第一种方案，测试了一下内存的消耗确实稳定了，游戏结束后相关内存会释放掉，不会一直处于上涨的状态。

然鹅，事情并没有结束。因为运行一段时间后，发现内存虽然没有一直涨，但也保持在了一个比较高的消耗上。观察了一段时间的内存占用，发现每次游戏开始内存上涨，但游戏结束后并没有全部释放。反复N次之后，内存占用上升到一定值不再增涨，但也几乎看不出波动。于是推测应该是内存被什么东西缓存导致的。

一番查找后，发现原因在于之前所说的swap操作对map容器并没有完全起作用。通过小程序测试，往map中塞了40MB的数据后，再进行释放，其仍然占用了10MB的内存空间。这里的释放，是指用swap操作，或者是已运行到临时变量map的定义域之外。两种释放最终结果都是一样的，均有内存空间未被释放。（当然，不同机器不同情况下未释放内存比例可能不同，但应该都存在未释放的）

再联系网上的解释：STL map 内存释放

我的结论是map容器会根据策略留下一定比例的内存留待之后使用，且这块内存是无法通过swap或者析构map来释放的。而在之后的测试中，也发现在释放旧map后仍占用10MB的情况下，再去向新map中塞小于10MB的数据时，其并不会再去申请新的内存空间，而是直接使用了这10MB空间（无论新旧两个map是否同一结构，内存都是可以重复利用的）。

目前来说，暂时还未找到释放的方法，先考虑调整不用map结构，或者是调整map中存储的元素结构，缩小其内存占用。

（不过上面这位网友的做法说不定是一个途径。。？）

另外有一个发现是，即使是vector，如果是嵌套结构（即vector < vector<int> >这种结构），对其进行swap操作也是无法释放其全部内存占用的，无论是直接整个vector swap，或者遍历vector内部对其子vector逐个swap后再将总vector进行swap，都是一样的结果。

测试用代码：

#include <stdio.h>
#include <map>
#include <vector>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <windows.h>
using namespace std;#define MAXLEN 3072// 定义数据流结构
struct MsgInfo
{char message[MAXLEN];MsgInfo() {}
};// 桌子结构
struct Table
{map<int,int> m_mapInitXY;vector< vector<MsgInfo> > m_vtInitMsg;// 通过swap释放内存 void Clear(){map<int,int>().swap(m_mapInitXY);for (int i = 0; i < m_vtInitMsg.size(); i++){vector<MsgInfo>().swap(m_vtInitMsg[i]);}vector< vector<MsgInfo> >().swap(m_vtInitMsg);}
};int main()
{srand(GetTickCount());map<int,bool> m_tableused;vector<int> m_tableList;vector<int> m_tableMsgCount;// 一共测试消息条数 int circleTimes = 10000000;// 当前桌子使用数 int tableCount = 0;// 结束标志 int XYEnd = 333;// 修改持续次数 int changeTimes = 0;// 期望桌子使用数 int maxTableUsed = 3;// 桌子上限 (顺便用作其他一些上限值)int tableLimit = 1000;Table *pTables = new Table[tableLimit];time_t lasttime = time(NULL);while(circleTimes--){// 每100000条消息可修改一次期望桌子使用数// changetimes代表后N次修改均使用当前值 if (circleTimes % 100000 == 0){if (changeTimes == 0){printf("cost time = %d\n", time(NULL) - lasttime);printf("Input MaxTableUse ChangeTimes:");scanf("%d %d",&maxTableUsed,&changeTimes);lasttime = time(NULL);}changeTimes--;}// 随机获取将要使用的桌子 int tableid = 0;int listpos = 0;if (tableCount >= maxTableUsed){listpos = rand() % tableCount;tableid = m_tableList[listpos];}else{tableid = rand() % tableLimit;}// 新桌子 if (m_tableused[tableid] == false){m_tableused[tableid] = true;tableCount++;m_tableList.push_back(tableid);m_tableMsgCount.push_back(0);listpos = m_tableList.size() - 1;printf("CreateTable : %d\n",m_tableList[listpos]);}else{for (int i = 0; i < m_tableList.size(); i++){if (m_tableList[i] == tableid){listpos = i;}}}// 保存数据 Table &tableNow = pTables[tableid];// 随机协议号 int XYID = rand() % tableLimit;MsgInfo infoTemp;if (tableNow.m_mapInitXY.find(XYID) == tableNow.m_mapInitXY.end()){tableNow.m_mapInitXY[XYID] = tableNow.m_vtInitMsg.size();tableNow.m_vtInitMsg.push_back(vector<MsgInfo>());}int XYPos = tableNow.m_mapInitXY[XYID];tableNow.m_vtInitMsg[XYPos].push_back(infoTemp);m_tableMsgCount[listpos]++;// 消息数达到一定值后或者遇到结束标志,清除数据 if (m_tableMsgCount[listpos] > tableLimit || XYID == XYEnd){tableNow.Clear();printf("FreeTable : %d\n",m_tableList[listpos]);tableCount--;m_tableused[tableid] = false;m_tableMsgCount.erase(m_tableMsgCount.begin() + listpos);m_tableList.erase(m_tableList.begin() + listpos);}}puts("End!");getchar();
} /*
sample Input:
50 2
40 2
30 2
20 2
10 2
1 2
*/

果然还是得看看STL源码剖析啊。

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