C++ 类成员：堆栈与堆分配

Question

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，运行时期间有 100,000,000 个实例，同时存在大约 50,000 个实例）在运行时创建，并且通常仅someMethod()被调用，而不需要为 分配内存aLargeMember。（这个说明性示例源自非线性有限元代码，类Element实际上代表有限元。）

现在我的问题：由于aLargeMember并不经常需要，并且考虑到 的大量实例， 动态Element创建是否有利？aLargeMember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/sf/answers/2565259441/中给出的建议 4 ：

仅当有明确需要时才使用 new，例如：

• 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+ MB 范围内）

  • 如果这是您使用动态分配的唯一原因，并且您确实希望对象的生命周期与函数中的作用域相关联，则应该使用本地 std::unique_ptr<> 来管理动态内存，并确保它无论您如何离开作用域，都会被释放：通过 return、 throw、break 等。（您还可以在类/结构中使用 std::unique_ptr<> 数据成员来管理对象拥有的任何内存。）

所以，我的问题是：在当前情况下，堆方法是否被认为是不好的做法？或者在本例中是否有任何反对堆的好的论据？先感谢您！

Answer 1

C++ 类成员：堆栈与堆分配

不要将基于堆栈的分配与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();
}

那么这里没有在堆栈上分配任何内容。

由于 aLargeMember 并不经常需要，并且考虑到 Element 的实例数量较多，动态创建 aLargeMember 是否有利？

您所描述的场景确实是动态内存分配的合法候选者，因为不这样做只会让您分配比您需要的更多的东西，而没有任何好处 - 所以您没有太多其他选择。

当前情况下的堆方法是否被认为是不好的做法？

这个问题有点太笼统了，很容易被解释为基于意见，但在给定片段的上下文中，您似乎指的是根据需要使用的基础分配成员变量的场景，因此，为了减轻必须手动维护代码中每个点的初始化所需的开销，最好进行惰性初始化。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，非常不是线程安全的，其想法是这样的：

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();
};

如果您需要将其传递以在类范围之外使用，那么您将面临悬空引用的危险，因为拥有该对象的分配实例unique_ptr可能已经被销毁。如果是这种情况，并且您确实想保证不会出现这种情况，那么unique_ptr就不合适，因为您只能移动它。相反，请考虑使用 ashared_ptr并从 中返回实际的智能指针GetLargeMember()。

或者在本例中是否有任何反对堆的好的论据？

不反对在这里使用堆，但至少有几种模式可供您使用。例如，假设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.