Сохраняются ли элементы std::vector отдельно в памяти?

Данные в векторе выделяются динамически и хранятся в другой ячейке памяти, они не являются частью вектора, и вектор имеет только указатель на эту память. Выделенная память является непрерывной, поэтому все выделенные байты располагаются рядом друг с другом в памяти.

В вашем случае размер класса std::vector составляет 24 байта, размер дополнительной выделенной памяти где-то еще в памяти составляет 40 байт. Таким образом, всего в памяти вашего компьютера будет выделено 64 байта.

sizeof(...) измеряет размер объекта. Это не связано с количеством элементов, которые имеет std::vector. Напишите colour.size(), чтобы вычислить это. С вектором sizeof(std::vector) == 24 потому, что он содержит указатель на данные, текущее количество элементов и емкость выделенных данных, каждый из которых занимает 8 байтов в вашей архитектуре. В разных реализациях это может быть реализовано по-разному.

Да, как вы можете видеть, расположение указателя каждый раз увеличивается на 8, так как данные вектора хранятся непрерывно.

Сколько байтов использует вектор?

Векторы используют память в двух местах: 1. внутри самого векторного объекта и 2. в куче, где хранятся векторные элементы.

Разработчики компилятора имеют большую свободу в том, как они распределяют эту память. Однако обычно сам векторный объект содержит части, размер которых не меняется. Вот что я нашел в реализации Microsoft:

1. Указатель на начало данных в куче, т. е. на первый элемент данных.

2. Указатель на конец данных, т. е. один элемент после последнего элемента данных. Используя этот указатель, capacity() вычисляется как end - first.

3. Указатель, обозначающий последний использованный элемент, т. е. указатель на элемент, следующий за последним использованным элементом данных. С этим указателем size() вычисляется как last - first.

Элементы данных хранятся в куче, потенциально с другой информацией, специфичной для реализации (или без нее).

Для данного вектора v, предполагая, что в куче ничего, кроме данных, не хранится, количество используемых байтов будет:

sizeof(v) + (v.data() == nullptr ? 0 : v.capacity() * sizeof(*v.data()))

Вектор в исходном вопросе представляет собой вектор указателей, в частности указателей на const char. Вектор инициализируется initializer_list с 6 string literals. Строковые литералы хранятся в статической памяти, а указатели на них — в куче. Предположительно, емкость была выделена на уровне 6, но я считаю, что эта деталь зависит от реализации. Размер каждого элемента равен размеру указателя данных, обычно это sizeof(std::size_t).

Вот короткая программа для подсчета общего количества используемых байтов.

#include <cstddef>
#include <iostream>
#include <vector>
int main()
{
    std::vector<const char*> v = { "Microsoft", "Apple", "DELL", "Accer", "Lenovo", "hp" };
    std::cout << std::boolalpha
        << "sizeof(v)           : " << sizeof(v)
        << "\nv.size()            : " << v.size()
        << "\nv.capactity()       : " << v.capacity()
        << "\nv.data() == nullptr : " << (v.data() == nullptr)
        << "\nv.data()            : " << v.data()
        << "\nsizeof(*v.data())   : " << sizeof(*v.data())
        << "\nsizeof(std::size_t) : " << sizeof(std::size_t)
        << "\nTotal bytes used    : " << sizeof(v) + (v.data() == nullptr ? 0 : v.capacity() * sizeof(*v.data()))
        << "\n\n"
        ;
    return 0;
}

Я запускал MSVC с таргетингом на x64, поэтому мои указатели были по 8 байт каждый. Очевидно, в векторном объекте хранится четвертый элемент, потому что sizeof(v) получилось 32, а не 24.

Прочитав исходный код Microsoft для заголовка <vector>, я смог найти три указателя, упомянутых выше. Они хранятся в объекте с именем _Mypair как _Mypair._Myval2. Однако я не смог найти определение для _Mypair._Myval1, которое, предположительно, является четвертым элементом.

sizeof(v)           : 32
v.size()            : 6
v.capactity()       : 6
v.data() == nullptr : false
v.data()            : 000002952A005030
sizeof(*v.data())   : 8
sizeof(std::size_t) : 8
Total bytes used    : 80

Когда я перекомпилировал, ориентируясь на x86, размер был уменьшен вдвое. Это имеет смысл, потому что размер std::size_t, используемый для указателей, был сокращен до 4 байтов.

sizeof(v)           : 16
v.size()            : 6
v.capactity()       : 6
v.data() == nullptr : false
v.data()            : 00AEC640
sizeof(*v.data())   : 4
sizeof(std::size_t) : 4
Total bytes used    : 40