c-如何避免动态分配内存以节省时间

Question

我有一个函数在我的项目中被调用了很多次：

void foo(int bar)
{  
    char arr[1024];
    //...do some operation on arr according to value of bar  
}

现在，在一些罕见的情况下，当bar的值较大时，我会遇到分割错误。我需要增加arr的大小，我可以从bar的值中知道它的大小。

显而易见的解决方案似乎是根据bar的大小为arr动态分配内存。然而，这个函数调用频率很高，我认为每次分配内存都会降低性能。

我应该采取什么策略来解决这个问题？

Answer 1

两个建议：

1. 动态分配，但重用缓冲区。所以foo也会从调用函数中获得一个缓冲区作为参数(例如，如果在循环中从同一个函数调用。如果从100个不同的地方调用foo，我不会在整个程序中传递缓冲区(。这样，您只需要在需要增加缓冲区时进行分配
2. 像现在一样声明一个大的本地数组，但在使用之前要确保它足够大。如果不是，请在堆上动态分配一个。假设本地数组在大多数情况下都足够大，那么您只会在极少数情况下在堆上进行分配

编辑：

关于#2，@David Heffernan因提出相同的选项而受到指责，因为这可能是代码的复杂性。我不认为以下内容很复杂：

void foo(int bar)
{
    char localArr[1024];
    char* arr = localArr;
    if (sizeNeeded > 1024)
        arr = malloc(sizeNeeded);
    // ... use arr in logic ...
    if (arr != localArr)
        free(arr);
}

我在一些频繁调用的回调中使用了类似的代码，在这些回调中我无法重用缓冲区，在大多数情况下消除malloc无疑提高了性能。我真的不知道这是否是OP的最佳解决方案。

Answer 2

如果堆分配性能是个问题，那么您可以在bar<1024，但在其他情况下使用堆分配的缓冲区。

我建议分析你的应用程序，看看使用堆分配是否真的比堆栈上的常量大小数组慢。现代的土堆堆得很好。除非有显著的好处，否则不要以混淆代码的方式优化代码。

Answer 3

void foo(int bar) {
    char arr[1024];
    // ...
}

首先，您需要解决运行时错误，然后再处理性能问题。根据您提供的信息，bar和数组arr的大小之间没有关系。您遇到分段错误，可能是因为您试图访问的位置不是从0到1023。如果你想要的是bar长度的数组，那么malloc是它，free是它，当你不再需要它时。

Answer 4

如果bar可能大于1024，则应坚持分配内存。此外，在堆栈中分配1kb可能不是一个好主意，特别是如果你的函数可能被递归调用(我想它不是(。保留以前调用的分配，或者使用已分配缓冲区池，以避免在以前的分配足够的情况下释放和重新分配内存。准备在并发调用foo时遇到麻烦。

Answer 5

允许用户提供缓冲区，这样，如果在循环中调用此函数，则用户可以构造一次缓冲区(在循环之前(，并在每次迭代中传递相同的缓冲区。即，用途：

 // Preconditions:
 //     buffer_ptr MUST NOT be NULL.
 //     buffer_len_ptr MUST NOT be NULL.
 //
 // Parameters:
 //     bar -- Whatever bar does
 //     buffer_ptr -- Points to a pointer to a malloc-allocated buffer.
 //     buffer_len_ptr -- Points to a variable indicating the size of *buffer_ptr
 //
 // Side-Effects:
 //     May expand the buffer, causing *buffer_ptr to point to a new, larger
 //     buffer, in which case *buffer_len_ptr will have the new size. 
 //
 void foo(int bar, char** buffer_ptr, size_t* buffer_len_ptr);

Answer 6

我将执行以下操作。

void foo_inner(size_t bar, char arr[bar]);

在原型中声明arr为数组只是化妆品，但它清楚地表明了您的意图。(另一种可能性是让char arr[static 1]强制它成为非空指针。(

然后，我会为调用方手头没有数组的用例编写一个宏

#define foo(BAR)              
if (1) {                      
  size_t foo_bar = BAR;       
  char foo_arr[foo_bar];      
  foo_inner(foo_bar, foo_arr);
} else (void)0

或

#define foo(BAR)                          
if (1) {                                  
  size_t foo_bar = BAR;                   
  char * foo_arr = malloc(foo_bar);       
  if(foo_arr) foo_inner(foo_bar, foo_arr);
  free(foo_arr);                          
} else (void)0

这取决于你是否认为VLA对你来说是安全的。

然后，在调用站点上，您可以选择在您确信不会造成太大伤害的地方调用foo，并通过预先分配缓冲区来优化循环内的调用。