C++ STL：为何分配器不会增加容器的内存占用，而比较器会？

先看你给出的代码运行结果：

#include <functional>
#include <iostream>
#include <memory>
#include <set>

struct MyLess : public std::less<int> { char dummy[1024]; };
struct MyAllocator : public std::allocator<int> { char dummy[1024]; };

int main() {
    std::cout << sizeof(std::set<int, MyLess>) << std::endl; // prints 1064
    std::cout << sizeof(std::set<int, std::less<int>, MyAllocator>) << std::endl; // prints 48
    return 0;
}

这个差异其实是GCC的STL实现对比较器和分配器的存储策略不同，再加上分配器的rebind机制细节共同导致的，我给你拆解一下：

1. 比较器是容器实打实的成员变量 #

GCC里std::set底层靠红黑树（_Rb_tree）实现，红黑树会把比较器作为直接成员变量存在容器对象里。你写的MyLess虽然继承了空的std::less<int>，但加了1024字节的dummy数组，所以它本身就占1024字节（加上空类的对齐要求，最终刚好对齐到8字节边界）。这个大小会直接加到std::set原本的成员大小上（比如红黑树的根指针、节点计数这些，加起来大概40字节），1024+40=1064，正好是你看到的结果。

2. 分配器是基类，还因rebind机制“偷偷”用了空类 #

和比较器不一样，GCC的红黑树并没有把分配器当成员变量存，而是继承自rebind之后的节点分配器，这里用到了C++的空基类优化（EBO）——如果基类是空类，就不会额外占内存。

但这里有个容易忽略的点：你的MyAllocator只继承了std::allocator<int>，却没重写rebind模板。当红黑树需要为它的节点分配内存时，会通过allocator_traits调用分配器的rebind方法，而因为MyAllocator没自己定义rebind，就会用父类std::allocator<int>的版本，返回的是std::allocator<_Rb_tree_node<int>>——这可是个空类！

所以红黑树实际继承的是空类，空基类优化生效，自然不会增加容器的大小，std::set的大小还是原本的48字节。要是你把MyAllocator改成模板类，并重写rebind让它给节点类型返回带1024字节的分配器，那容器大小肯定会涨上去。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Leon Cruz