为什么分配堆内存比分配堆栈记忆更快

Why is allocating heap-memory much faster than allocating stack-memory?

本文关键字：分配 记忆 堆栈 内存 为什么      更新时间：2023-10-16

我试图在堆中分配10^7个整数的空间，以查看哪一个更快。显然，在堆内存中分配要快得多，但我不明白原因。

#include <bits/stdc++.h>
#include <chrono>
using namespace std;
using namespace std::chrono;
int main()
{
  high_resolution_clock::time_point t1 = high_resolution_clock::now();
  int *p = new int[1e7];
  high_resolution_clock::time_point t2 = high_resolution_clock::now();
  auto duration = duration_cast<microseconds>( t2 - t1 ).count();
  cout << duration / 1e6 << "n"; // 5e-06

  t1 = high_resolution_clock::now();
  vector<int> v(1e7);
  t2 = high_resolution_clock::now();
  duration = duration_cast<microseconds>( t2 - t1 ).count();
  cout << duration / 1e6 << "n"; // 0.112284
  return 0;
}

new int[1e7]为1e7 int值分配空间，而不会初始化它们。

vector<int> v(1e7);在堆栈上创建一个vector<int>对象，该对象的构造函数分配了堆上1E7 int值的空间。它也初始化每个int值为0。

速度的差异是由于初始化。

要比较堆栈中需要分配数组的堆栈速度：

int data[1e7];

但要警告：很有可能会失败，因为堆栈还不够大，以使其大。

我只是一个初学者，但让我主要理解的是要测试自己。

在

中 
int *p = new int[1e7];

您将在堆上为1000万个整数分配连续内存。

在

中 
vector<int> v(1e7);

您是在堆栈内存上分配vector<int>对象。在该对象的成员中，有一个指向堆上int[1e7]的指针，也分配了。此外，其中所有值都以int()的值(带0s(初始化。请参阅std::vector的构造函数(2(。

其他答案指出，向量构造函数中至少有一个"隐藏"初始化。

但是您的示例有另一个问题：也许它甚至无法衡量您的想法。C 中的基准不优化的代码几乎毫无意义，并且正确定时优化代码很难。

让我们看一下您的(修改以获取可读性的(示例，由Clang和-O3优化级别：Godbolt链接。

double test1() {
  high_resolution_clock::time_point t1 = high_resolution_clock::now();
  int *p = new int[1e7];
  high_resolution_clock::time_point t2 = high_resolution_clock::now();
  auto duration = duration_cast<microseconds>( t2 - t1 ).count();
  return duration / 1e6; // 5e-06
}

编译为：

test1():                              # @test1()
        push    rbx
        call    std::chrono::_V2::system_clock::now()
        mov     rbx, rax
        call    std::chrono::_V2::system_clock::now()
        sub     rax, rbx
        movabs  rcx, 2361183241434822607
        imul    rcx
        mov     rax, rdx
        shr     rax, 63
        sar     rdx, 7
        add     rdx, rax
        cvtsi2sd        xmm0, rdx
        divsd   xmm0, qword ptr [rip + .LCPI0_0]
        pop     rbx
        ret
.LCPI1_0:
        .quad   4696837146684686336     # double 1.0E+6

第一部分甚至不会致电新运营商！编译器浏览了您的程序，并意识到您从未使用过分配的数组，因此它从结果可执行文件中删除了分配。

因此，您程序的第一部分在编译以下设置时完全不会在堆上分配数组。

我建议阅读有关基准测试的信息，并使用专门的微型基准框架进行此类测试。查看Google基准测试(和在线QuickBench(及其文档。

我想注意，堆栈分配在运行时绝对没有时间；所有工作都是由编译器完成的。无论优化如何，比较都是没有意义的。

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