您可以在 C++ 中使用“新”模拟动态数组大小吗？

Posted 2023-03-11

【中文标题】您可以在 C++ 中使用“新”模拟动态数组大小吗？

【英文标题】：Can you mimic dynamic array sizes using 'new' in C++?

【发布时间】：2020-03-30 20:55:22

【问题描述】：

我知道您可以使用 malloc 创建一个动态大小的数组，但我有兴趣使用 new 做同样的事情，部分原因是 malloc 在 C++ 中被认为是不好的做法，主要是出于好奇。

假设我正在编写一个程序，该程序将接收可能多达 MAX_INPUT_SIZE 的字节输入，它太大以至于分配该大小的数组可能会阻碍其他程序在相同的内存。但是，所有输入大小[0, MAX_INPUT_SIZE] 都同样可能被接收。有没有办法编写程序，使堆上的内存分配与输入大小成正比，这样除非收到足够大的输入，否则其他程序的性能不会受到影响？假设这些限制：

无法使用malloc 不能使用 vector 或其他包装器（假设我们正在寻找极快的性能） 解释数据的算法必须在一个数组中包含所有可用数据（出于性能原因，因此仍然可以非常快速地处理小输入） 程序应分配大约等于输入大小的内存

这些限制不切实际地严格，但这只是假设。这是一个潜在的解决方案：

char *data;
long long int data_size;
/* receive input size */

if( data_size <= 1000 )
    data = new char[1000];

else if( data_size <= 10000 )
    data = new char[10000];
...
else if( data_size <= MAX_INPUT_SIZE / 10 )
    data = new char[MAX_INPUT_SIZE / 10];

else if( data_size <= MAX_INPUT_SIZE )
    data = new char[MAX_INPUT_SIZE];

我的问题是，上面的代码实际上只在其代码行运行时分配new 内存，还是为所有new 调用准备内存，然后将指针分配给请求的那个？

本质上，这个程序会在MAX_INPUT_SIZE 超过可用内存但实际data_size 没有的计算机上运行吗？

如果答案是肯定的，它会运行，那么为什么new 会强制您拥有一个在编译时解析的数组大小？ C++ 编译器肯定有可能让new 动态分配吗？如果是这样，那么它只是一种设计选择吗？不允许动态数组大小分配的原因是什么？

如果答案是，不，它不会运行，考虑到限制，是否有替代解决方案？

【问题讨论】：

你问：为什么 new 强制你有一个在编译时解析的数组大小 ...但它没有！

您正在寻找的是关联容器，例如std::set、std::unordered_set，或者可能是std::map 或std::unordered_map。这就是你要找的。请参阅您的 C++ 书籍以获取完整说明。

您还问：C++ 编译器肯定有可能在那时动态地进行新分配吗？ - 但它确实!

if( data_size <= 1000 ) data = new char[1000]; else if( data_size <= 10000 ) data = new char[10000]; ??为什么不new char[data_size]？

不能使用向量或其他包装器（假设我们正在寻找极快的性能） -- 请测量。让我们看看证明使用vector 会比你想出的任何东西都慢。

【参考方案1】：

上面的代码实际上只在它的代码行运行时分配new 内存，还是为所有new 调用准备内存，然后将指针分配给请求的那个？

直到在运行时实际调用new 后才会分配内存。

本质上，这个程序会在MAX_INPUT_SIZE 超过可用内存但实际data_size 没有的计算机上运行吗？

是的。

为什么new 强制你有一个在编译时解析的数组大小？

它没有。你是从哪里得到这个想法的？只有静态数组需要在编译时指定它们的大小。 动态数组没有。使用new[] 的主要好处之一是您可以为其提供一个直到运行时才知道的值。例如：

char *data;
long long int data_size;
/* receive input size */

data = new char[data_size];

【讨论】：

是的，这可能就是我的想法。如果我改写我的问题来询问关于动态大小的数组声明怎么办？虽然这没有任何意义，但我的解决方案能否模拟动态调整大小？

"具有动态大小的数组声明" - 这将是一个所谓的可变长度数组 (VLA)，它是非-standard，仅在少数编译器中作为扩展支持。使用动态长度数组的标准方法是使用new[]，最好使用std::vector。 “虽然没有意义，但我的解决方案是否可以模拟动态调整大小？” - 我不明白你在问什么。

【参考方案2】：

我相信您将数组声明与new 分配混合在一起。

使用数组：

#define this_has_to_be_compile_time_constant  50
// or: const int this_has_to_be_compile_time_constant = 50;
char array[this_has_to_be_compile_time_constant];

但是有了新的：

int this_can_be_a_variable = some_function();
char *array = new char[this_can_be_a_variable];

【讨论】：

是的，这可能就是我的想法。如果我改写我的问题来询问关于动态大小的数组声明怎么办？虽然这毫无意义，但我的解决方案能否模拟动态调整大小？

究竟是什么？什么是“动态调整大小的数组声明”？

【参考方案3】：

不能使用向量或其他包装器（假设我们正在寻找 极快的性能）

只需使用矢量。

以下 sn-p 来自运行代码。

游戏板对象的大小在编译时是未知的。

在我的实践中，游戏板是空的，完全不需要时间。

// 创建游戏板 - 使用单元格向量

CellVec_t 游戏板；

因此，在确定大小后，一行会进行分配工作。选项包括默认值、命令行覆盖、显示最大尺寸等。

来自 en.cppreference.com/w/cpp/container/vector：

“就性能而言，重新分配通常是代价高昂的操作。 reserve() 函数可用于消除重新分配，如果 元素是事先知道的。 "

这样

gameBoard.reserve (static_cast<long unsigned int>(aMaxRow * aMaxCol));

GOLUtil_t  gBrd(aMaxRow, aMaxCol, gameBoard, *ansiTerm);

...

调用reserve时gameboard.size()的大小为0，之后容量被完全分配。