LeetCode中实例变量为何比局部变量占用更多内存？

我在LeetCode上用DFS解决图论问题时，发现用实例变量的代码比用局部变量的代码内存占用稳定高出约10%。我猜测可能是LeetCode复用了同一个Solution对象，但不清楚具体原因。

以下是两种实现代码：

局部变量版本 #

class Solution {
public:
    
    void dfs(int node, int parent, int& counter, vector<int>& low, vector<int>& id_to_rank, vector<vector<int>>& edges, vector<vector<int>>& ans){

        id_to_rank[node] = counter;
        low[node] = counter;
        counter++;

        for (const auto& e : edges[node]){
            if (parent == e) continue;

            if (id_to_rank[e] == -1){
                dfs(e, node, counter, low, id_to_rank, edges, ans);
            
                low[node] = min(low[node], low[e]);

                if (low[e] > id_to_rank[node]){
                    ans.push_back({e, node});
                }
            }else{
                low[node] = min(low[node], low[e]);
            }

        }

        return;
    }

    vector<vector<int>> criticalConnections(int n, vector<vector<int>>& connections) {
        vector<vector<int>> edges(n);
        vector<int> id_to_rank (n, -1);
        vector<int> low(n);

        vector<vector<int>> ans;
        int counter = 0;

        for (const auto& c : connections){
            edges[c[0]].push_back(c[1]);
            edges[c[1]].push_back(c[0]);

        }

        dfs(0, -1, counter, low, id_to_rank, edges, ans);

        return ans;
    }
};

实例变量版本 #

class Solution {
public:
    vector<vector<int>> ans;
    int counter = 0;

    void dfs(int node, int parent, vector<int>& low, vector<int>& id_to_rank, vector<vector<int>>& edges){

        id_to_rank[node] = counter;
        low[node] = counter;
        counter++;

        for (const auto& e : edges[node]){
            if (parent == e) continue;

            if (id_to_rank[e] == -1){
                dfs(e, node, low, id_to_rank, edges);
            
                low[node] = min(low[node], low[e]);

                if (low[e] > id_to_rank[node]){
                    ans.push_back({e, node});
                }
            }else{
                low[node] = min(low[node], low[e]);
            }

        }

        return;
    }

    vector<vector<int>> criticalConnections(int n, vector<vector<int>>& connections) {
        vector<vector<int>> edges(n);
        vector<int> id_to_rank (n, -1);
        vector<int> low(n);

        for (const auto& c : connections){
            edges[c[0]].push_back(c[1]);
            edges[c[1]].push_back(c[0]);

        }

        dfs(0, -1, low, id_to_rank, edges);

        return ans;
    }
};

你的猜测完全正确，LeetCode执行环境会复用同一个Solution类实例处理多组测试用例，这就是内存差异的核心原因：

1. 实例变量的内存累积
   局部变量版本中，ans和counter每次调用criticalConnections时都会重新初始化，函数执行结束后会随栈帧销毁或被内存回收。但实例变量版本中，ans和counter属于类实例本身，测试用例执行完毕后不会自动清空——下一次测试时，ans会保留上一次的结果继续添加元素，counter也会延续之前的数值。这直接导致实例变量占用的内存随着测试用例数量增加而持续累积，远大于单次测试所需的内存。

2. 内存统计的计算逻辑
   LeetCode的内存统计会计算整个Solution实例的内存占用，包括所有实例变量。当ans累积了多组测试用例的结果后，它的内存占用会远高于单次测试时局部变量ans的大小。而局部变量仅在函数执行期间存在，执行结束后内存被回收，统计的是单次测试的峰值内存。

3. 额外的对象开销
   实例变量属于对象的一部分，存储在堆上的对象内存块中，会附带对象头、内存对齐等细微的额外开销；而局部变量通常分配在栈上（或通过RAII管理的堆内存），这部分差异虽小，但也会加剧内存占用的差距。

验证方式 #

如果在实例变量版本的criticalConnections方法开头添加重置代码：

ans.clear();
counter = 0;

再提交测试，两种版本的内存占用差异会大幅缩小甚至消失，这就能直接验证是实例复用导致的内存累积问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者frank880610