是 C++ 语句的 Big-O 'delete [] Q;' O(1) 还是 O(n)？

Posted 2023-02-21

【中文标题】是 C++ 语句的 Big-O \'delete [] Q;\' O(1) 还是 O(n)？

【英文标题】：Is Big-O of the C++ statement 'delete [] Q;' O(1) or O(n)?是 C++ 语句的 Big-O 'delete [] Q;' O(1) 还是 O(n)？

【发布时间】：2013-05-04 12:28:01

【问题描述】：

标题是不言自明的。很简单的问题。我认为是 O(n)，但想在明天的决赛之前进行验证。

【问题讨论】：

我给你个提示：std::string::~string()

密切相关：***.com/q/16420357/179910

这很好：parashift.com/c++-faq-lite/intrinsics-delete-array.html

真正的问题是：n 是什么？

另见this newer question 和my answer 那里...

【参考方案1】：

我同意这取决于，但我们只讨论释放 X 字节的内存而不担心析构函数。

一些内存分配器为“小”（1 到 500 字节）对象保留空闲列表。插入列表是 O(1)。如果所有线程都有一个空闲列表，那么它需要获取一个互斥锁。获取互斥锁通常涉及多达 1000 次“旋转”，然后可能是系统调用（这非常昂贵）。一些分配器使用线程本地存储为每个线程提供空闲列表，因此它们不是互斥体获取。

对于中等（500 到 60000 字节）大小的对象，许多分配器会进行块合并。也就是说，他们检查相邻块是否也是空闲的，然后将 2 或 3 个空闲块合并为 1 个更大的空闲块。合并是 O(1)，但同样需要获取互斥体。

对于大块，一些分配器使用系统调用来获取内存。所以释放内存也是一个系统调用。

【参考方案2】：

简短的回答是……视情况而定。

如果Q 是指向具有析构函数的对象数组的指针，那么delete[] Q 将需要调用所有这些析构函数。这将调用 O(n) 析构函数，其中 n 是数组中元素的数量。另一方面，如果Q 指向一个没有析构函数的对象数组（例如，ints 或简单的structs），则不需要调用析构函数，这只需 O( 1) 时间。

现在请注意，这些析构函数不必每次都在 O(1) 时间内运行。例如，如果对象是std::vector 对象，那么每个析构函数又必须触发更多的释放。在不了解这些对象是什么的情况下，我们只能说，如果调用了析构函数，那么如果析构函数是微不足道的，则将调用 0 个析构函数，否则将调用 O(n) 个析构函数。

但这忽略了堆分配器如何工作的实现细节。释放一块内存可能需要 O(log K) 时间，其中 K 是已分配块的总数，或者无论有多少内存块，都可能需要 O(1) 时间，或者可能需要O(log log K) 等。不知道分配器是如何工作的，你真的无法确定。

简而言之，如果您只专注于在将块交还给内存分配器之前清理对象所需的工作，那么如果存储的对象具有析构函数，则会调用 O(n) 个析构函数，否则会调用 0 个析构函数。这些析构函数可能需要很长时间才能完成。然后，将内存块重新引入内存分配器会产生成本，这可能需要花费自己的时间。

希望这会有所帮助！

【讨论】：

@Ethan Barron 现在把它写在一张干净的纸上。把它放在你的衬衫下面。在分发试卷时，迅速采取行动，将试卷放在试卷下面的衬衫下面。祝你好运。

我想补充一些很多人错过的重要内容。数组包含的对象不需要定义析构函数。重要的是析构函数（定义的或默认的）是平凡的。也就是说，如果一个类有一个 vector 作为成员，那么默认的析构函数是不平凡的并且会运行，即使没有显式定义析构函数