calloc vs malloc 和时间效率答案

【问题标题】：calloc v/s malloc and time efficiencycalloc vs malloc 和时间效率
【发布时间】：2011-02-06 00:32:15
【问题描述】：

我感兴趣地阅读了C difference between malloc and calloc 的帖子。我在我的代码中使用了 malloc，想知道使用 calloc 会有什么不同。

我现在使用 malloc 的（伪）代码：

场景 1

int main()
{  
   allocate large arrays with malloc

   INITIALIZE ALL ARRAY ELEMENTS TO ZERO

   for loop //say 1000 times
    do something and write results to arrays
   end for loop

   FREE ARRAYS with free command

} //end main

如果我使用 calloc 而不是 malloc，那么我将拥有：

场景2

int main()
{  

   for loop //say 1000 times
    ALLOCATION OF ARRAYS WITH CALLOC 

    do something and write results to arrays

    FREE ARRAYS with free command

   end for loop


} //end main

我有三个问题：

如果数组非常大，哪种方案效率更高？
如果数组非常大，哪种方案更省时？
在这两种情况下，我只是写入数组，因为对于 for 循环中的任何给定迭代，我从第一个元素到最后一个元素按顺序写入每个数组。重要的问题：如果我在场景 1 中使用 malloc，那么是否有必要将元素初始化为零？用 malloc 说我有数组 z = [garbage1，garbage2，garbage 3]。对于每次迭代，我按顺序编写元素，即在第一次迭代中我得到 z =[some_result,garbage2,garbage3]，在第二次迭代中我在第一次迭代中得到 z =[some_result, another_result,garbage3] 等等on，那么我需要在 malloc 之后专门初始化我的数组吗？

【问题讨论】：

stackoverflow.com/questions/1538420/…的可能重复
是的，这就是为什么我提到我阅读了另一篇文章。我想在这里更具体一点。
您自己测量过吗？你的机器上的结果是什么？
还没有。如果有差异我会回来写的。
这是一个相关（稍后）的问题，它探讨了为什么 calloc 可以比 malloc+memset 快得多（10 倍）。 stackoverflow.com/questions/2688466

标签： c optimization malloc calloc

【解决方案1】：

假设在您的两个示例中初始化的内存总量相同，使用 calloc() 分配内存可能比使用 malloc() 分配内存然后在单独的步骤中将它们清零更快，尤其是在malloc() 情况下，您可以通过在循环中迭代它们来单独将元素归零。 malloc() 后跟 memset() 可能与 calloc() 一样快。

如果您在实际将计算结果存储在其中之前不关心数组元素是垃圾，则无需在malloc() 之后实际初始化您的数组。

【讨论】：

太棒了。一个问题：memset() 是导致初始化为零还是NULL？
我正在使用 C。我认为 memset() 用于 C++，在 C 中不可用。
@yCa：memset 在 C++ 和 C 中都可用。NULL 是一个常量，旨在用于初始化指针，并将其用于其他事情（例如当需要 int 值时）是错误的，即使它可能有效。
我不敢说 malloc/memset 序列与 calloc 一样快。这取决于 libc 的实现。如果操作系统提供的内存已经初始化为零怎么办？ calloc 实现可能知道这一点，因此跳过将内存归零。 malloc/memset 序列中的 memset 将是多余的，而且肯定不如 calloc 快。例如在 Linux 下，当请求大内存块并且内存已被 Linux 清零时，使用 mmap() 系统调用。
@Fabian: 在mmap 的时候内存没有“已经归零”。相反，它是对通用零页的纯粹未触及的写时复制引用。它将在第一次写入时被实例化为用零填充的物理内存。因此，使用calloc 将零初始化内存的成本从分配时间推迟到首次写入时间。这在实时应用程序中非常有用，其中单个大 memset 可能会导致过多的延迟，但分散在许多后续本地访问的成本是可以接受的。

【解决方案2】：

对于 1 和 2，两者都做同样的事情：分配和归零，然后使用数组。

对于 3，如果您不需要先将数组归零，则无需进行归零，并且不进行归零会更快。

calloc 的归零有可能比您编写的代码更有效，但与程序所做的其他工作相比，这种差异会很小。 calloc 真正节省的地方是不必自己编写代码。

【讨论】：

感谢您提供有趣的 cmets。

【解决方案3】：

calloc 和 memset 方法应该大致相同，并且可能比自己归零快一些。

无论如何，这都与您在主循环中所做的事情有关，可能要大几个数量级。

【讨论】：

谢谢。循环内发生的事情可能会更耗时。

【解决方案4】：

您在 3. 中陈述的观点似乎表明一个案例或不必要的初始化。这在速度方面非常糟糕，不仅浪费了时间，而且还因此发生了很多缓存驱逐。

执行memset() 或bzero()（无论如何都由calloc() 调用）是使大部分缓存无效的好方法。除非您确定不会覆盖所有内容但可以读取尚未写入的缓冲区部分（好像 0 是可接受的默认值），否则不要这样做。如果您无论如何都要重写所有内容，请不要不必要地初始化您的内存。

不必要的内存写入不仅会破坏您的应用程序性能，还会破坏与其共享同一 CPU 的所有应用程序的性能。

【讨论】：

感谢您提供有趣的意见。

【解决方案5】：

malloc 比 Calloc 快，因为原因是 malloc 从操作系统返回内存。但是，当您调用 Calloc 时，它会从内核或操作系统获取内存，并以零初始化，然后返回给您。所以，初始化需要时间。这就是为什么 malloc 比 Calloc 快的原因

【讨论】：

【解决方案6】：

我不知道 linux。但是在 Windows 上，有一种叫做零页面线程的东西...... calloc 使用那些已经初始化为零的页面。 malloc 和 calloc 速度没有区别。

【讨论】：

【解决方案7】：

malloc 与 calloc 不同有两个原因

malloc 采用一个参数，而 calloc 采用两个参数
malloc 比 calloc 快，原因是 malloc 将一维数组处理为指针格式，而 calloc 采用二维数组，在处理之前先转换为一维数组，然后再转换为指针格式。

我认为，这就是为什么 malloc 处理速度比 calloc 快的原因

【讨论】：