C++类成员:堆栈与堆分配

C++ Class Member: Stack vs. Heap Allocation

本文关键字：分配 堆栈 成员 C++      更新时间：2023-10-16

考虑一个像这样的类

class Element{
public:
// approx. size of ~ 2000 Byte
BigStruct aLargeMember;
// some method, which does not depend on aLargeMember
void someMethod();
}

现在假设 Element 的许多实例(例如，运行时有 100,000,000 个实例，同时存在大约 50,000 个实例(是在运行时创建的，并且通常只调用someMethod()，而无需为aLargeMember分配内存。 (这个说明性示例派生自非线性有限元代码，类Element实际上表示有限元。

现在我的问题：由于aLargeMember不是经常需要的，并且考虑到大量的Element实例，动态创建aLargeMember是否有利？例如

class Element{
public:
// approx. size of ~ 2000 Byte
std::unique_ptr<BigStruct> aLargeMember;
// only called when aLargeMember is needed
void initializeALargeMember{
aLargeMember = std::unique_ptr<BigStruct>( new BigStruct() );}
// some method, which does not depend on aLargeMember
void someMethod();
}

基本上，这对应于 https://stackoverflow.com/a/36646563/4859499 中给出的建议4：

仅在有明确需求时才使用 new，例如：

  • 一个特别大的分配，会占用大部分堆栈(您的操作系统/进程将"协商"一个限制，通常在 1-8+ 兆字节范围内(

    • 如果这是使用动态分配的唯一原因，并且确实希望对象的生存期与函数中的范围相关联， 您应该使用本地 std：：unique_ptr<> 来管理动态 内存，并确保无论您如何离开范围，它都已释放： 通过返回，投掷，打破等。(您也可以使用 std：：unique_ptr<> 类/结构中的数据成员，用于管理对象拥有的任何内存。

所以，我的问题是：本案中的堆方法是否被认为是不好的做法？或者在本案中是否有任何反对堆的好论据？提前谢谢你！

C++类成员：堆栈与堆分配

不要将基于堆栈的分配与具有堆分配对象的成员变量混淆。如果您有此类的堆分配对象：

class Element{
public:
// approx. size of ~ 2000 Byte
BigStruct aLargeMember;
// some method, which does not depend on aLargeMember
void someMethod();
}

然后，堆栈上不会分配此处的任何内容。

由于 aLargeMember 不是经常需要的，并且考虑到 元素的大量实例，是否有利于 动态创建大型成员？

您描述的场景确实是动态内存分配的合法候选者，因为不这样做只会使您分配比您需要的更多，而没有收益 - 因此您没有太多其他选择。

本案中的堆方法是否被视为不良做法？

这个问题有点太笼统了，很容易被解释为基于意见，但在给定代码段的上下文中，您似乎指的是根据需要使用分配成员变量的场景，因此进行延迟初始化可能更可取，以减轻必须手动维护代码中每个点的初始化的开销。为此，您可以包装对此成员的访问，以确保返回已初始化的内容。只是为了说明，非常不线程安全，这个想法是这样的：

class Element{
private:
// approx. size of ~ 2000 Byte
std::unique_ptr<BigStruct> aLargeMember;
// A wrapper through which you access aLargeMember
BigStruct& GetLargeMember()
{
if (!aLargeMember)
{
aLargeMember = std::make_unique<BigStruct>();
}
return *aLargeMember;
}
public:
// some method, which might depend on aLargeMember
void someMethod();
};

如果您需要传递它以在类范围之外使用，那么您将面临悬而未决的引用的危险，因为拥有unique_ptr的已分配实例可能已经被销毁。如果是这种情况，并且您真的想保证不要这样做，那么unique_ptr不合适，因为您只能移动它。相反，请考虑使用shared_ptr并从GetLargeMember()返回实际的智能指针。

或者在本案中是否有任何反对堆的好论据？

不反对在这里使用堆，但至少有几种模式可用于处置。例如，鉴于您打算创建如此大量的实例，但同时存在的实例要少得多，我会认真考虑池化class Element的实例。

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