C++ 4d 数组内存释放很慢

Posted 2023-02-21

【中文标题】C++ 4d 数组内存释放很慢

【英文标题】：C++ 4d array memory deallocation is slow

【发布时间】：2017-05-01 14:32:51

【问题描述】：

我的代码中有一个 4D 矩阵，用于解决一些数学问题

int**** Sads = new int***[inputImage->HeightLines];
for (size_t i = 0; i < inputImage->HeightLines; i++)

    Sads[i] = new int**[inputImage->WidthColumns];
    for (size_t j = 0; j < inputImage->WidthColumns; j++)
    
        Sads[i][j] = new int*[W_SIZE];
        for (size_t k = 0; k < W_SIZE; k++)
         
              Sads[i][j][k] = new int[W_SIZE];
         
    
 

//do something with Sads...

for (int i = 0; i < inputImage->HeightLines; i++)
        
            int*** tempI = Sads[i];
            for (int j = 0; j < inputImage->WidthColumns; j++)
            
                int** tempJ = tempI[j];
                for (int k = 0; k < W_SIZE; k++)
                
                    delete[] tempJ[k];
                
                delete[] Sads[i][j];
            
            delete[] Sads[i];
        
        delete[] Sads;

大小非常大 WidthColumns = 2018, HeightLines = 1332, W_SIZE =7，内存分配非常快但内存释放（删除）非常慢。 有没有办法优化它？ 我厌倦了openMP，但它会抛出不相关的缺少DLL的错误……如果我删除了#pragma omp parallel，一切正常。但是很慢……

【问题讨论】：

您正在运行发布版本吗？我已经看到了 Visual Studio 中的调试版本的执行时间比发布版本长 100 倍的情况，因为在调试版本中会发生额外的检查，例如堆损坏测试。还要考虑一维数组。

为了爱宇宙中所有邪恶的事物，请使用std::vector 和适当的智能指针。

@CaptainObvlious 我做到了并不快

@drescherjm 我将更改为发布，我不知道速度因素在内存分配中如此疯狂，但是我也在尝试进行 TDD 单元测试并在调试模式下运行它们，所以我想也许有人有更好的方法。一维数组当然意味着索引游戏，但也许这是要走的路。谢谢

那个代码比好莱坞星光大道的星星还多。

【参考方案1】：

使用指向...的指针是个坏主意，因为它会大量分割您的数据。

我会创建一个类来管理索引转换并使用一维数组，它有点复杂但会更快。

无论如何，一个技巧：没有什么可以阻止您使用指向内存中非稀疏区域的指针（您预先分配的一维数组）构建您的 int****，然后将其用作 4D 数组。

【讨论】：

Richard 的评论是正确的。我知道这很糟糕，我在寻求更好的方法

@RichardHodges 这将问题归为“过于宽泛”的类别。

【参考方案2】：

我可能倾向于使用std::vector。现在内存分配已经为我处理好了（在一次分配/释放中），我得到了免费的复制/移动语义。

我所要做的就是提供偏移量计算：

#include <vector>
#include <cstddef>

struct vector4

    vector4(std::size_t lines, std::size_t columns)
            : lines_(lines), columns_(columns)
    , storage_(totalSize())
    

    auto totalSize() const -> std::size_t
    
        return lines_ * columns_ * w_size * w_size;
    

    int* at(std::size_t a)
    
        return storage_.data() + (a * columns_ * w_size * w_size);
    

    int* at(std::size_t a, std::size_t b)
    
        return at(a) + (b * w_size * w_size);
    

    int* at(std::size_t a, std::size_t b, std::size_t c)
    
        return at(a, b) + (c * w_size);
    

    int& at(std::size_t a, std::size_t b, std::size_t c, std::size_t d)
    
        return *(at(a, b, c) + d);
    

private:

    std::size_t lines_, columns_;
    static constexpr std::size_t w_size = 32; // ?
    std::vector<int> storage_;

;

int main()

    auto v = vector4(20, 20);
    v.at(3, 2, 5, 1) = 6;
    // other things

    // now let it go out of scope

【讨论】：

为什么是auto totalSize() const -> std::size_t 而不是std::size_t totalSize() const？有没有我想念的微妙之处？

@YSC 这两种形式在 c++11 中是等价的

我知道，但你为什么要使用奇怪的形式auto -> type，在那里你可以使用我们几十年来都习惯的形式？无论如何，我并不是说这是批评，我只是好奇。

@YSC 我出于习惯使用自动表单，如果我碰巧需要它添加尾随返回类型（就像我在这种情况下所做的那样，因为我在定义之前调用了函数）

@YSC 虽然你可以看到我不一致:)

【参考方案3】：

投反对票的人，我更正了这段代码，这在更正之前确实很糟糕。还有什么值得投反对票的吗？如果有，说什么。如果不是，请重新考虑您的投票。

---

创建、使用和删除4D数组的正确方法是这样的，使用语句组的闭包来删除自动变量。

    const int H = 10;
    const int I = 10;
    const int J = 10;
    const int K = 10;
    int h = 0;
    int i = 0;
    int j = 0;
    int k = 0;
    int fourDimArray [H][I][J][K];
    fourDimArray[h][i][j][k] = 0;

如果您需要动态分配，则可以使用 STL 的列表或向量类，或者使用类似的方法以及内联方法，如果您需要极快的速度，则可以从 4D 数组索引计算 1D 数组的索引。

p>

int * fourDimArrayAsOneDim = new int[H*I*J*K];
fourDimArrayAsOneDim[indexFromIndices(h, i, j, k)] = 0;
delete [] fourDimArrayAsOneDim;

【讨论】：

这是不合法的 c++

更正以正确编译并提供一些选项。道歉。