标准的 C++ 新/删除复杂性保证答案

【问题标题】：C++ new/delete complexity guarantee by the standard标准的 C++ 新/删除复杂性保证
【发布时间】：2020-02-10 21:03:20
【问题描述】：

最近的 c++ 标准中的内存分配操作是否有复杂性保证？也就是说，如果我有一个类 A，其默认构造函数和析构函数在 O(1) 中运行，那么“new A[N]”和“delete[] A”的大 O 是什么？新的 int[N] 有没有复杂度保证？

【问题讨论】：

在任何真实机器上，我看不出new 怎么可能小于 O(N)，因为例如操作系统可能必须在将内存分配给您之前将其归零。跨度>
相关stackoverflow.com/questions/23320619/new-delete-complexity
也有点相关stackoverflow.com/questions/282926/…。我的问题中有“标准”。
N 个元素的数组的初始化将是 O(N)。但是，内存分配部分不清楚。所以我的问题主要是关于分配部分。
如果标准保证对 STL 容器的操作性能，例如 vector::push_back，那么可以推断出 new 和 delete 的最坏情况性能，但它应该明确指定“new”的性能.

【解决方案1】：

我找不到任何明确提及复杂性的内容。我也很确定，对于新运算符（即内存分配本身），任何复杂性问题都是没有实际意义的。

有复杂的 C++ 运行时堆管理结构，建立在操作系统级内存管理之上，可能包括应用程序级锁、操作系统级锁、基于文件的交换等。出于这些原因，下面的答案不讨论内存分配本身。

但是，如果我们专注于新的表达，拼接在一起[expr.new/22]：

创建 T 类型对象的 new 表达式初始化对象如下： (22.1) 如果省略 new-initializer，则对象是默认初始化的 ([dcl.init])。

和[dcl.init/7]：

默认初始化 T 类型的对象意味着： .... (7.2) 如果 T 是数组类型，每个元素都是默认初始化的。

我可以得出结论，这种操作的复杂度是 O(N)。

【讨论】：

【解决方案2】：

我怀疑是否有任何确切的保证，因为太多依赖于平台（想象一些非常奇怪的理论平台，没有人会制造但可以）。但是，您可以做出某些预期。如果构造和删除需要O(1) 那么...

delete A[] 的大小为n 是O(1) 或O(n)，具体取决于A 是可简单破坏还是需要非平凡的删除过程。 O(1) 实际上可以很大（不是真正的O(1)），因为释放大量后续内存可能需要一些时间，但在更大范围内它仍然微不足道。

new A[n] 也是如此。如果A 可以简单构造（如int，即允许垃圾数据）或O(n)，如果每个元素都需要一些O(1) 处理，则可能需要大约（假）O(1)。

通常，您不应忘记A 的构造和销毁速度很慢并且可能需要大量时间的情况。

【讨论】：

我可以想象当 delete A[] 为 O(N) 时听起来合理的实现，即使 A 是微不足道的破坏。假设系统出于安全考虑将释放的内存归零，或者需要更新页表条目等。您是否断言这将被标准禁止？
@NateEldredge 在第一段中声称标准并不真正打扰任何声明。首先，无法控制给定大小的分配/释放时间。那么这只是一般的预期。