为什么分配堆内存比分配堆栈内存快得多？

Question

我尝试为堆和堆栈内存中的10 ^ 7整数分配空间，以查看哪一个更快。显然，在堆内存中分配要快得多，但是我不明白原因。

#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;
}

Answer 1

new int[1e7]为1e7 int值分配空间，并且不初始化它们。

vector<int> v(1e7);vector<int>在堆栈上创建一个对象，然后该对象的构造函数为int堆上的1e7 值分配空间。它还将每个int值初始化为0。

速度差异是由于初始化。

要比较堆栈分配的速度，您需要在堆栈上分配一个数组：

int data[1e7];

但请注意：这很有可能失败，因为堆栈不足以容纳那么大的数组。

Answer 2

我只是一个初学者，但让我给出我主要了解的内容以测试自己。

在

int *p = new int[1e7];

您正在堆上为1000万个整数分配连续的内存。

在

vector<int> v(1e7);

您正在为vector<int>对象分配堆栈内存。在该对象的成员之间，有一个指向int[1e7]堆的指针，该指针也已分配。此外，其中的所有值均以int()（带有0s）的值初始化。参见的构造函数（2）std::vector。

Answer 3

其他答案指出，向量构造函数中至少有一个“隐藏”初始化。

但是您的示例还有另一个问题：也许它甚至无法衡量您的想法。在C ++中对未优化的代码进行基准测试几乎没有意义，并且很难对优化的代码进行适当的时序调整。

让我们看一下Clang编译的示例（出于可读性的考虑），其-O3优化级别为：godbolt link。

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

第一部分甚至不称操作员为新！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，因此它从生成的可执行文件中删除了分配。

因此，使用此类设置进行编译时，程序的第一部分根本不会在堆上分配数组，从而使测量变得毫无意义。

我建议阅读基准测试，并使用专门的微型基准测试框架进行此类测试。看看Google Benchmark（和在线QuickBench）及其文档。