c++ - 在 C++ 中使用 realloc

Question

std::realloc如果 malloc 的内存包含非 pod 类型，则在 c++ 中是危险的。似乎唯一的问题是，std::realloc如果它不能原地增加内存，就不会调用类型析构函数。

一个微不足道的工作将是一个try_realloc函数。如果它不能就地增长，它不会分配新内存，而是简单地返回 false。在这种情况下，可以分配新内存，将对象复制（或移动）到新内存，最后释放旧内存。

这似乎非常有用。 std::vector可以充分利用这一点，可能避免所有副本/重新分配。
抢先式阻燃剂：从技术上讲，这与 Big-O 性能相同，但如果向量增长是您应用程序中的瓶颈，那么即使 Big-O 保持不变，x2 的加速也是不错的。

但是，我找不到任何像try_realloc.

我错过了什么吗？是try_realloc不是没有我想象的那么好用？是否有一些隐藏的错误导致try_realloc无法使用？

更好的是，是否有一些记录较少的 API 可以执行try_realloc？

注意：我显然在这里使用库/平台特定代码。我并不担心，因为try_realloc它本质上是一种优化。

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更新： 根据 Steve Jessops 关于vector使用 realloc 是否更有效的评论，我写了一个概念证明来测试。模拟realloc-vector向量的增长模式，但可以选择重新分配。我在向量中运行了多达一百万个元素的程序。

作为比较vector，在增长到一百万个元素时必须分配 19 次。

结果，如果realloc-vector是唯一使用堆的东西，结果非常棒，3-4 分配，同时增长到百万字节的大小。

如果与以 66% 的速度增长的realloc-vectora 一起使用，则 结果不太乐观，在增长期间分配 8-10 次。vectorrealloc-vector

最后，如果与以相同速率增长的realloc-vectora 一起使用，则分配 17-18 次。几乎没有比标准向量行为节省一个分配。vectorrealloc-vector

我不怀疑黑客可以通过游戏分配大小来节省成本，但我同意史蒂夫的观点，即编写和维护这样一个分配器的巨大努力并没有带来收益。

Answer 1

vector一般以较大的增量增长。你不能在不重新定位的情况下重复这样做，除非你仔细安排事情，以便在向量的内部缓冲区上方有大量空闲地址（这实际上需要分配整个页面，因为显然你不能有其他分配稍后在同一页面上）。

所以我认为，为了在这里获得真正好的优化，你需要的不仅仅是一个“微不足道的解决方法”，如果可能的话，它会进行廉价的重新分配——你必须以某种方式做一些准备以使其成为可能，而这种准备会花费你的地址空间. 如果你只为某些向量做这件事，那些表明它们会变大的向量，那么这是毫无意义的，因为它们可以表明reserve()它们会变大。如果您有一个巨大的地址空间，您只能为所有向量自动执行此操作，这样您就可以在每个向量上“浪费”一大块。

据我了解，这个Allocator概念没有重新分配功能的原因是为了保持简单。如果std::allocator有一个try_realloc函数，那么要么每个分配器都必须有一个（在大多数情况下无法实现，并且只需要始终返回 false），要么每个标准容器都必须专门用于std::allocator利用它。这两个选项都不是一个很好的 Allocator 接口，尽管我认为对于几乎所有 Allocator 类的实现者来说，仅仅添加一个无所事事的try_realloc功能不会是一项巨大的努力。

如果vector由于重新分配而变慢，deque可能是一个很好的替代品。

Answer 2

您可以使用with和with来实现类似于try_realloc您建议的内容。mmapMAP_ANONYMOUSMAP_FIXEDmremapMREMAP_FIXED

编辑：刚刚注意到 mremap 的手册页甚至说：

mremap() 使用 Linux 页表方案。mremap() 更改虚拟地址和内存页之间的映射。这可用于实现非常高效的 realloc(3)。

Answer 3

realloc在 C 中只是一个便利函数；它对性能/减少副本几乎没有好处。我能想到的主要例外是分配一个大数组的代码，然后在知道所需大小后减小大小 - 但即使这样也可能需要在某些malloc实现上移动数据（那些严格按大小分隔块的实现），所以我认为这种用法realloc真的很糟糕的做法。

只要您不是每次添加元素时都不断地重新分配数组，而是在空间不足时以指数方式增长数组（例如，增长 25%、50% 或 100%），只需手动分配新内存，复制和释放旧的将产生与 using 大致相同（并且在内存碎片的情况下相同）的性能realloc。这肯定是 C++ STL 实现使用的方法，所以我认为您的全部担忧是没有根据的。

编辑：一个（罕见但并非闻所未闻）realloc实际有用的情况是对于具有虚拟内存的系统上的巨型块，其中 C 库与内核交互以将整个页面重新定位到新地址。我说这很少见的原因是因为您需要处理非常大的块（至少几百 kB），然后大多数实现甚至会进入处理页面粒度分配的领域，并且可能更大（可能有几个 MB）在进入和退出内核空间之前重新排列虚拟内存比简单地复制要便宜。当然try_realloc在这里没有用处，因为所有的好处都来自于实际成本低廉的移动。