减少 memory 和 CPU 使用率

Question

在我受限于 CPU 功率和 memory 的系统中，我想知道我是否可以使用这个技巧（它不起作用）来获得一些性能。 目标是减少 memory 和 CPU 使用率。

假设我在运行时的某个时刻分配了6*sizeof(int) ，以后不再需要指针的第一个值。 在这一点上，我将分配 memory 的一部分，更具体地说是程序不需要且无法使用的1*sizeof(int) 。

所以我的第一个想法是在另一个指针中分配5*sizeof(int) ，移动数据并释放第一个，但是这样做我将不得不在短时间内使用更多 memory （2个指针）并通过移动数据从地址到其他地址我会失去 CPU 性能。

我的第二个想法理论上更好但它没有工作，而不是移动数据，我可以直接将第二个指针分配给第一个指针的第二个地址，这样做，我不必使用CPU来移动数据并且我的新指针工作正常，直到我释放旧指针......基本上这是我尝试过的代码：

void Print(int* k, int size)
{
    for(int i=0;i<size;i++)
    {
        printf("%d, ",k[i]);
    }
}

void Scan(int* k, int size)
{
    for(int i=0;i<size;i++)
    {
        k[i] = i+1;
    }
}

int main() {
    int* a = malloc(6 * sizeof(int));
    Scan(a,6);
    Print(a, 6);
    int* p = malloc(5 * sizeof(int));
    p = a+1;
    free(a);
    Print(p, 5);
    
    return 0;
}

请问有没有办法让它工作？

Answer 1

那是行不通的——您必须在malloc()先前返回的确切指针上调用free() ) ，并且对free()的调用将始终释放之前由malloc() () 分配的全部 memory malloc()调用。 malloc()和free()不支持部分释放。

如果要更改现有堆分配的大小，可以尝试通过调用realloc()来实现。 请注意， realloc()很难正确使用（例如，它返回一个新的指针值，您应该使用它而不是旧的指针值）。 例如，如果您想从 6-int 堆分配前面删除第一个int ，则需要将以下 5 个ints中的每一个复制到它之前的int上，然后执行a = realloc(a, 5*sizeof(int)) 。 这样做是否真的会为您节省大量的 RAM 或 CPU 使用率是一个悬而未决的问题（我个人对此表示怀疑，除非它实际上是您要删除的数千个或更多ints ，而不仅仅是一个）。

可能你最好的选择是放弃花哨的单独堆分配，只使用指针数学来完成工作：

int main() {
    int* a = malloc(6 * sizeof(int));
    Scan(a,6);
    Print(a, 6);

    Print(a+1, 5);

    free(a);
    return 0;
}

...对于给出的示例代码，您也不需要第一个堆分配，因此您可以通过使用堆栈数组来降低程序的复杂性和 memory 的使用：

int main() {
    int a[6];
    Scan(a,6);
    Print(a, 6);
    Print(a+1, 5);
    return 0;
}

Answer 2

TL;DR：不，没有办法让它工作（使用系统的分配器）。

---

free()既不知道也不想要知道指向或指向分配块的指针，除了它接收的副本（按值）作为其第一个参数。 它仅适用于先前由malloc()或calloc()分配的整个块。 因此，您不能使用 free 来减少 memory 分配。

您可以使用realloc()缩小 memory 分配，但是

1. memory 从分配的高地址端释放，与您想要的相反。 您需要将要保留的数据转移到数组的开头。

2. 即使您减小大小（而不是增加大小），也不一定会就地执行更改。 这意味着使用realloc可能比使用您描述的第一个策略更糟糕。 您最终可能会临时使用额外的 memory 和相同的复制成本，再加上 (1) 中描述的移动数组内容的成本。

3. 无论如何，释放 6 个int大小区域的int大小部分可能没有用，因为分配器通常不会以足够精细的粒度进行操作以产生影响。 您可以减少正式的分配大小，但实际上这可能不会为程序分配任何额外的空间。

Answer 3

分解这段代码

int main() {
    int* a = malloc(6 * sizeof(int)); // allocate 6 ints
    Scan(a,6);
    Print(a, 6);
    int* p = malloc(5 * sizeof(int)); // allocate 5 ints
    p = a+1; // overwrite the pointer to those 5 ints ==> leak
    free(a); // release the memory the p points at
    Print(p, 5); // undeifined behavior
    
    return 0;
}

这会起作用的

int main() {
    int* a = malloc(6 * sizeof(int));
    Scan(a,6);
    Print(a, 6);
    int* p = a + 1; // new pointer to malloced memory that skips the first entry
    Print(p, 5);
    
    return 0;
}