使用mpfr数组的替代方法

Question

我正在尝试用C++编写一个函数，使用MPFR来计算多个值。我目前使用mpfr数组来存储这些值。不知道每次需要计算和存储多少值。下面是函数：

void Calculator(mpfr_t x, int v, mpfr_t *Values, int numOfTerms, int mpfr_bits) {
    for (int i = 0; i < numOfTerms; i++) {
        mpfr_init2(Values[i], mpfr_bits);
        mpfr_set(Values[i], x, GMP_RNDN);
        mpfr_div_si(Values[i], Values[i], pow(-1,i+1)*(i+1)*pow(v,i+1), GMP_RNDN);
    }
}

程序本身有一个while循环，该循环有一个嵌套的for循环，该循环接受这些值并对它们进行计算。这样，我就不必在for循环中每次都重新计算这些值。当for循环结束时，我用以下命令清除内存

delete[] Values;

在while循环再次启动之前，它会用

mpfr_t *Values;
Values = new mpfr_t[numOfTerms];

需要存储的值的数量由不同的函数计算，并通过变量numOfTerms告知该函数。问题是，由于某些原因，数组极大地减慢了程序的速度。我正在处理非常大的数字，所以我的想法是，如果我每次重新计算这些值，它会变得非常昂贵，但这种方法比在for循环的每次迭代中重新计算值要慢得多。有没有其他方法可以替代呢？

编辑**而不是每次都重新声明数组，我将声明和delete[]值移到了while循环之外。现在我只需要用以下命令清除数组中的每个元素

for (int i = 0; i < numOfTerms; i++) {
            mpfr_clear(Values[i]);
}

在while循环开始之前的while循环内部。程序明显变得更快了，但仍然比仅仅计算每个值慢得多。

Answer 1

如果我理解正确的话，您是在一个while循环中执行的：mpfr_init2 (在迭代开始时)和mpfr_clear (在迭代结束时)对numOfTerms MPFR number进行操作，而numOfTerms的值取决于迭代。这就是最耗费时间的事情。

为了避免由mpfr_init2分配的大量内存和由mpfr_clear分配的内存，我建议您在while循环外部声明数组，并在while循环外部最初调用mpfr_init2。数组的长度(即术语的数量)应该是您认为的最大术语数量。可能发生的情况是，对于某些迭代，选择的术语数量太少。在这种情况下，您需要增加数组的长度(这将需要重新分配)，并在新元素上调用mpfr_init2。这将是数组在剩余迭代中的新长度，直到数组需要再次放大。在while循环之后，执行mpfr_clear。

当您需要扩大数组时，有一个好的策略来选择新的元素数量。仅仅获取当前迭代所需的numOfTerms值可能不是一个好的值，因为它可能会产生许多重新分配。例如，确保您至少有N%的增长。做一些测试来选择N值的最佳值...例如，参见Dynamic array。特别是，您可能想要使用动态数组的C++实现，正如这篇维基百科文章中所提到的那样。