C与C++在内存分配方面的性能比较

Question

我计划参与一个用C语言编写的代码的开发，用于蒙特卡洛分析复杂问题。这段代码在内存中分配了大量的数据数组来加速它的性能，因此代码的作者选择了C而不是C++，声称用C可以使代码更快、更可靠(关于内存泄漏)。

你同意这一点吗？如果您在计算过程中需要在内存中存储4-16 GB的数据数组，您会选择什么？

Answer 1

当然是C++。默认情况下，两者之间没有显著差异，但C++提供了一些C语言没有的东西：

1. constructors/destructors.它们使您可以自动执行大多数内存管理，从而改进reliability.
2. per-class分配器。这些使您可以根据特定对象的设计和/或使用方式来优化分配。如果您需要大量的小对象(举个明显的例子)，这会特别有用。

底线是，在这方面，C绝对没有提供比C++更好的可能性。在最坏的情况下，你可以用同样的方式做完全相同的事情。

Answer 2

C99有一个C++所没有的特性，它可以在大量数字处理代码中显著提高速度，这就是关键字restrict。如果您可以使用支持它的C++编译器，那么在进行优化时，工具包中就有了一个额外的工具。不过，这只是一个潜在的好处:充分的内联可以实现与restrict相同的优化，甚至更多。它也与内存分配无关。

如果代码的作者可以演示C和C++代码分配4-16 to数组的性能差异，那么(a)我很惊讶，但好吧，这是有区别的，(b)程序将分配多少次这么大的数组？你的程序实际上是要花费大量的时间来分配内存，还是把大部分时间花在访问内存和进行计算上？与分配时间相比，使用4 4GB阵列实际执行任何操作都需要很长时间，这意味着您应该担心“任何”的性能，而不是分配的性能。短跑运动员非常关心他们离开积木的速度。马拉松跑步者，就没那么多了。

您还必须小心如何进行基准测试。例如，您应该将malloc(size)与new char[size]进行比较。如果你在new char[size]()上测试malloc(size)，那么这是一个不公平的比较，因为后者将内存设置为0，而前者不是。请改为与calloc进行比较，但还要注意，malloc和calloc都可以从C++获得，因为它们确实证明它们的速度要快得多。

但是，最终，如果作者“拥有”或启动了这个项目，并且更喜欢用C而不是C++编写，那么他不应该用可能是虚假的性能声明来证明这个决定，他应该说“我更喜欢C，这就是我正在使用的”。通常，当有人对语言性能做出这样的声明，而测试结果不是真的时，你会发现性能并不是语言偏好的真正原因。证明声明是假的实际上不会导致这个项目的作者突然开始喜欢C++。

Answer 3

就内存分配而言，C和C++之间没有真正的区别。如果你选择在你的对象上使用虚拟方法，C++会有更多的“隐藏”数据，比如虚拟指针等等。但是在C中分配一个字符数组和在C++中一样昂贵，事实上，它们可能都是使用malloc来实现的。就性能而言，C++为数组中的每个对象调用一个构造函数。请注意，只有当有一个默认构造函数时才会这样做，默认构造函数什么也不做，并且会被优化。

只要您预先分配了数据池，为了避免内存碎片，您就应该准备好了。如果你有简单的POD-structs，没有虚方法，也没有构造函数，那就没有区别了。