c++ - 动态内存使用速度较慢是什么？

Question

我知道在堆栈上分配内存比在堆上更快，但为什么堆内存分配更慢？是因为堆栈分配是连续的，因此问题是由于缓存局部性而出现的吗？不是分配后内存的使用情况，是分配的时间比较慢吗？

Answer 1

撇开缓存问题不谈，CPU 堆栈就是一个堆栈，一个 LIFO 列表/队列。您以与放置它们的顺序完全相反的顺序从中删除东西。您不会通过移除中间的东西来在其中创建孔。这使得它的管理极其简单：

memory[--stackpointer] = value; // push
value = memory[stackpointer++]; // pop

或者你可以分配一个大块：

stackpointer -= size; // allocate
memset(&memory[stackpointer], 0, size); // use

并同样释放它：

stackpointer += size; // free

您的堆 OTOH 没有 LIFO 属性。因此，它必须单独跟踪所有分配的块。这意味着，它必须有某种空闲块列表和已分配块列表，并且它需要在分配时寻找足够大的块，并在释放时寻找指定的块，然后可能会在过程。简单堆栈不需要做任何这些。

仅这一点就是两种分配和解除分配方式之间的显着算法差异。

缓存和将物理内存映射到虚拟地址空间的显式调用也会加起来，但是如果您认为它们在两种情况下是相等的，那么您仍然有一些指令与几十到几百条指令的差异。

Answer 2

“更好”可能不是描述它的好方法，但在堆栈上分配内存通常是“更快”，而不是在堆上。您是正确的，是内存分配较慢，而不是之后使用该内存。

堆分配往往较慢的原因是堆管理器需要做额外的工作：他们经常尝试找到一个与您请求的大小非常接近的现有内存块，并且在释放块时，他们通常会检查相邻的内存区域以看看能不能合并。堆栈分配只是将值添加到指针，仅此而已。