我如何使用大小的运算符删除/删除[]，为什么它们更好？

Question

C ++ 14引入了“大小”的operator delete版本 ，即

void operator delete( void* ptr, std::size_t sz );

和

void operator delete[]( void* ptr, std::size_t sz );

通过N3536阅读，似乎引入了这些运营商以提高性能。 我知道operator new使用的典型分配器“存储”大容量内存的大小，这就是典型的operator delete “知道”返回到免费存储的内存量。

我不确定为什么“大小”版本的operator delete在性能方面会有所帮助。 唯一可以加快速度的是从控制块开始减少关于大小的读取操作。 这确实是唯一的优势吗？

其次，我该如何处理阵列版本？ AFAIK，分配的数组的大小不仅仅是sizeof(type)*number_elements ，但可能会分配一些额外的字节，因为实现可能会将这些字节用作控制字节。 在这种情况下，我应该将“大小”传递给operator delete[] ？ 你能提供一个简短的使用例子吗？

Answer 1

首先处理你的第二个问题：

如果存在，则std :: size_t size参数必须等于传递给返回ptr的分配函数的size参数。

因此，可能分配的任何额外空间是运行时库的责任，而不是客户端代码。

第一个问题更难以回答。 主要想法是（或者至少似乎是）块的大小通常不存储在块本身的旁边。 在大多数情况下，会写入块的大小，并且在取消分配块之前不会再次写入。 为了避免在使用块时数据污染高速缓存，可以单独保存。 然后，当你去解除块时，大小将经常被分页到磁盘，所以重新读取它是非常慢的。

避免明确地显式存储每个块的大小也是相当普遍的。 分配器通常具有用于不同大小的块的单独池（例如，从16左右到大约几千字节左右的2的幂）。 它将从操作系统为每个池分配一个（相当）大块，然后将该大块的块分配给用户。 当你传回一个地址时，它基本上通过不同大小的池搜索该地址，以找到它来自哪个池。 如果每个池中有很多池和很多块，那可能会相对较慢。

这里的想法是避免这两种可能性。 在典型情况下，您的分配/解除分配或多或少地与堆栈相关联，并且当它们是您分配的大小时，可能是在本地变量中。 当您取消分配时，您通常会（或至少接近）与分配位置相同的堆栈级别，因此相同的本地变量将很容易获得，并且可能不会被分页到磁盘（或类似的东西）因为附近存储的其他变量也在使用中。 对于非数组形式，对::operator new的调用通常源于一个new expression ，并且从匹配的delete expression调用::operator delete 。 在这种情况下，生成用于构造/销毁对象的代码“仅仅根据正在创建/销毁的对象的类型”“知道”它将要请求（和销毁）的大小。

Answer 2

对于C ++ 14 operator delete的size参数，您必须传递与operator new相同的大小，以字节为单位。 但是你发现它对于数组来说更复杂。 为什么它更复杂，请看这里： 数组placement-new需要缓冲区中未指定的开销？

所以，如果你这样做：

std::string* arr = new std::string[100]

执行此操作可能无效：

operator delete[](arr, 100 * sizeof(std::string)); # BAD CODE?

因为原始的new表达式不等同于：

std::string* arr = new (new char[100 * sizeof(std::string)]) std::string[100];

---

至于为什么大小的delete API更好，似乎今天它实际上不是，但希望是一些标准库将提高解除分配的性能，因为它们实际上不存储每个分配块旁边的分配大小（经典/教科书）模型）。 有关详细信息，请参阅此处： C ++ 1y中内存管理中的大小重新分配功能

当然，不在每个分配旁边存储大小的原因是，如果你不真正需要它，那就是浪费空间。 对于进行许多小动态分配的程序（比它们应该更受欢迎！），这种开销可能很大。 例如，在“普通vanilla” std::shared_ptr构造函数（而不是make_shared ）中，引用计数是动态分配的，因此如果您的分配器存储它旁边的大小，它可能天真地需要大约25％的开销：一个“大小”分配器的整数加上四时隙控制块 。 更不用说内存压力了：如果大小没有存储在分配的块旁边，你可以避免在重新分配时从内存中加载一行 - 你需要的唯一信息是在函数调用中给出的（好吧，你还需要看看竞技场或自由列表或其他什么，但在任何情况下你都需要它，你仍然可以跳过一个负载）。

Answer 3

一些相关信息：目前VS 17的大小删除[]的实现似乎已经破解。 它总是返回通用指针大小（void *）。 g ++ 7.3.1给出了完整数组的大小加上8字节的开销。 没有在其他编译器上测试它，但是你看到它们都没有给出预期的结果。 如所选择的答案中所提到的，WRT对它的实用性有用，当您拥有自定义分配器时，主要用处就会发挥作用，要么传递给stl容器，要么仅用于本地内存管理。 在这些情况下，将用户大小的数组大小返回给您可能非常有用，因此您可以从分配器中释放适当的大小。 我可以看到它可以避免使用它。 这是一个代码，您可以使用它来测试编译器中大小的delete []实现的“正确性”：

#include <iostream>
#include <sstream>

#include <string>

std::string true_cxx =

#ifdef __clang__
"clang++";
#elif _MSC_VER
"MVC";
#else
"g++";
#endif

std::string ver_string(int a, int b, int c) {
    std::ostringstream ss;
    ss << a << '.' << b << '.' << c;
    return ss.str();
}


std::string true_cxx_ver =
#ifdef __clang__
ver_string(__clang_major__, __clang_minor__, __clang_patchlevel__);
#elif _MSC_VER
#ifdef _MSC_FULL_VER
#if   _MSC_FULL_VER == 170060315
"MSVS 2012; Platform Toolset v110";
#elif _MSC_FULL_VER == 170051025
"MSVS 2012; Platform Toolset v120_CTP_Nov2012";
#elif _MSC_FULL_VER == 180020617
"MSVS 2013; Platform Toolset v120";
#elif _MSC_FULL_VER == 191426431
"MSVS 2017; Platform Toolset v140";
#else
"Not recognized";
#endif
#endif // _MSC_FULL_VER
#else
ver_string(__GNUC__, __GNUC_MINOR__, __GNUC_PATCHLEVEL__);
#endif


// sized class-specific deallocation functions
struct X {
    static void operator delete(void* ptr, std::size_t sz)
    {
        std::cout << "custom delete for size " << sz << '\n';
        ::operator delete(ptr);
    }
    static void operator delete[](void* ptr, std::size_t sz)
    {
        std::cout << "custom delete[] for size " << sz << '\n';
        ::operator delete(ptr);
    }
    char16_t c[2];
};
int main() {
    X* p1 = new X;
    delete p1;
    X* p2 = new X[10];
    for (int i = 0; i < 10; ++i)
        p2[i] = X{ (char16_t)i };
    std::cout << "Compiler: "<<true_cxx.c_str()<<": Version:" << true_cxx_ver.c_str() << std::endl;
    delete[] p2;
}