C/C++：为什么 iostream 在运行时分配的内存比 printf 更多？

Question

我今天注意到了这一点，觉得很有趣：

我先用 C 编译了一个基本的“hello world”，然后用 C++ 编译了

#include <stdio.h>

int main() {
  printf("a\n");
  return 0;
}

#include <iostream>

int main() {
  std::cout << "a" << std::endl;
  return 0;
}

并通过 valgrind 运行它们。 C 版本（即使使用 g++ 编译）显示 1,024 字节分配，而 C++ 版本显示73,728 字节分配

这似乎是一个相当大的差异——到底发生了什么？

再想一想，为什么运行 C 版本甚至需要整整 KB？

感谢任何可以帮助我理解的人！

Answer 1

我在 x86-64 Linux 上得到了相同的结果。在循环中运行它不会显示重复的分配，这意味着它是一次性初始化的事情。 运行零次表明，使用 g++ 时，会发生更大的分配（72,704 字节），这仅仅是因为使用

g++

进行编译而不是 gcc，因此它是 c++ 标准库初始化的一部分。 剩余的 1024 个一次性分配与

printf

相同。可能有一些与 stdio 相关的全局状态初始化。仔细观察，这是stdout的输出缓冲区的分配。它是 1024，因为输出文件被检测为终端，默认情况下仅进行行缓冲。重定向到非终端，例如 /dev/null，会导致分配转到 4096 以实现完整缓冲。

Answer 2

当您使用 C 中的

printf

函数时，它非常灵活，因为它接受任意数量的参数。但这种灵活性是有代价的。为了使用它们，

printf

必须在运行时分析格式字符串。这需要一些内存分配。

您可能认为只分配 1,024 字节来打印“Hello World”是多余的——您是对的。这是一个相对较小的量，但无论你的程序多么简单，这种情况都会发生。

C++ 通过使用

iostream

库解决了这个问题，当涉及到强大且灵活的输入/输出选项时，该库为

printf

提供了引导。它通过运算符重载和类型安全等奇特功能来实现这一点。这样做的问题是 C++ 运行时需要设置和初始化动态内存分配以及其他机制来处理对象。

因此您会看到 C++ 版本的内存分配从 1,024 字节增加到 73,728 字节。不过，不用担心试图找出原因。 C++ 的幕后工作原理，我保证我不是故意让你困惑的😂