c++怎么使用std::pmr::vector和内存资源_C++内存资源管理与pmr容器实践

尼克

发布： 2025-11-23 11:02:38

原创

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std::pmr::vector通过绑定memory_resource实现灵活内存管理，支持自定义分配策略如内存池，提升性能并减少碎片，适用于高频临时对象场景。

c++怎么使用std::pmr::vector和内存资源_c++内存资源管理与pmr容器实践

在C++17中引入的std::pmr::vector是标准库提供的一种基于多态内存分配（Polymorphic Memory Resources, PMR）的容器，它允许你在运行时动态选择内存分配策略。相比传统的std::vector使用固定的new/delete机制，std::pmr::vector通过绑定不同的内存资源来实现更灵活、高效的内存管理，尤其适用于性能敏感或需要定制内存行为的场景。

理解 std::pmr::memory_resource

memory_resource 是PMR体系的核心抽象，定义在 <memory_resource> 头文件中。所有自定义或预定义的内存分配器都需继承自这个基类，并重写两个关键方法：

do_allocate(size_t bytes, size_t alignment)：分配指定大小和对齐要求的内存块
do_deallocate(void* p, size_t bytes, size_t alignment)：释放之前分配的内存

此外还需实现 do_is_equal 用于判断两个资源是否等价。

标准库提供了几个现成的实现：

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std::pmr::new_delete_resource()：使用全局 new 和 delete
std::pmr::null_memory_resource()：无效资源，尝试分配会抛异常
std::pmr::get_default_resource()：程序启动时默认指向 new_delete_resource

创建并使用 std::pmr::vector

std::pmr::vector 的模板参数不再接受传统分配器，而是从绑定的 memory_resource* 获取分配逻辑。构造时传入资源指针即可：

// 示例：使用默认 new/delete 资源

include <vector>

include <memory_resource>

include <iostream>

int main() { // 获取默认资源 auto* resource = std::pmr::get_default_resource();

// 创建 pmr vector，使用默认资源
std::pmr::vector<int> vec(resource);
vec.push_back(10);
vec.push_back(20);

std::cout << "vec size: " << vec.size() << "\n"; // 输出 2

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}

注意：即使不显式传递资源，std::pmr::vector 构造函数也会隐式使用当前默认资源。

使用池资源提升性能

PMR真正的优势在于替换为高性能内存池。虽然标准库未提供内置池实现，但你可以使用第三方库如 Boost.Pool，或者自己封装一个简易对象池。下面是一个简化版的区域（arena）式内存资源示例：

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struct SimpleMemoryPool : std::pmr::memory_resource { std::byte* buffer; size_t capacity; size_t offset = 0;

SimpleMemoryPool(size_t size) : capacity(size) {
    buffer = new std::byte[size];
}

~SimpleMemoryPool() { delete[] buffer; }

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private: void do_allocate(size_t bytes, size_t alignment) override { size_t aligned_offset = (offset + alignment - 1) & ~(alignment - 1); if (aligned_offset + bytes > capacity) { throw std::bad_alloc{}; } void ptr = buffer + aligned_offset; offset = aligned_offset + bytes; return ptr; }

void do_deallocate(void* p, size_t bytes, size_t alignment) override {
    // 简单池不支持单独释放，可忽略或断言
}

bool do_is_equal(const memory_resource& other) const noexcept override {
    return this == &other;
}

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};

结合该池使用 std::pmr::vector：

int main() { SimpleMemoryPool pool(4096); // 4KB 池

std::pmr::vector<double> vec(&pool);
for (int i = 0; i < 100; ++i) {
    vec.push_back(i * 1.5);
}
// 所有元素内存来自 pool，避免频繁系统调用

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}

这种设计特别适合短生命周期、高频创建的对象集合，比如解析中间数据结构、游戏帧内临时对象等。

与 STL 容器互操作注意事项

由于 std::pmr::vector<T> 实际上是 std::vector<T, std::pmr::polymorphic_allocator<T>> 的别名，其分配行为完全依赖于所绑定的资源。当你复制或移动PMR容器时，allocator（即资源指针）也会被复制：

std::pmr::vector<int> v1(std::pmr::new_delete_resource()); auto v2 = v1; // v2 使用相同的 new_delete_resource

如果想让副本使用不同资源，需显式指定：

std::pmr::vector<int> v3(v1.get_allocator().resource()); // 同资源 // 或者切换到另一个资源 std::pmr::vector<int> v4(std::pmr::get_temporary_resource()); std::copy(v1.begin(), v1.end(), std::back_inserter(v4));

嵌套容器也要确保整个类型链使用PMR分配器：

std::pmr::vector<std::pmr::string> lines; // 注意：string也必须是 pmr::string 才能共享资源

否则内部对象仍会走默认分配路径，无法达到统一控制的目的。

基本上就这些。std::pmr::vector 的价值不在语法变化，而在于解耦内存策略与数据结构，使你能在不修改业务代码的前提下优化内存行为。只要合理搭配资源实现，就能显著降低分配开销和碎片问题。

以上就是c++++怎么使用std::pmr::vector和内存资源_C++内存资源管理与pmr容器实践的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！