减少矩阵的大小会重新分配内存吗？

Question

文件

http://www.mathworks.com/help/matlab/math/resizing-and-reshaping-matrices.html#f1-85977

建议我们可以做

A(2:2:10) = []

缩小矩阵。由于它要求移动其余元素以构造紧凑矩阵，因此在最坏的情况下，复杂度必须是线性的。但我认为它不会重新分配内存。正确的？如果我只删除尾部的连续元素，我们可以假设它没有做任何复杂的工作吗？

Answer 1

您可以使用一个小助手 MEX 功能（或未记录的 format debug 模式）检查自己：

转储.c

#include "mex.h"
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])
{
    if (nrhs != 1 || nlhs > 0)
        mexErrMsgIdAndTxt("dump:error", "Wrong number of arguments.");
    if (!mxIsNumeric(prhs[0]))
        mexErrMsgIdAndTxt("dump:error", "Expects a numeric array.");
    mexPrintf("header = 0x%p\n", prhs[0]);
    mexPrintf("data   = 0x%p\n", mxGetData(prhs[0]));
}

现在：

>> A = 1:5
A =
     1     2     3     4     5
>> dump(A)
header = 0x00000000148312F0
data   = 0x000000007C97CEC0

>> A(5) = []
A =
     1     2     3     4
>> dump(A)
header = 0x00000000148312F0
data   = 0x000000007CEBA840

同样：

>> A = 1:5
A =
     1     2     3     4     5
>> dump(A)
header = 0x000000001482A400
data   = 0x000000007DDC7740

>> A = A(1:4)
A =
     1     2     3     4
>> dump(A)
header = 0x000000001482A400
data   = 0x000000007D7C9C60

一般来说，进行任何数组切片都会重新分配数据（A=A(:) 的特殊情况除外，其中仅更改标头中的大小而不接触数据）。

---

编辑 1：

现在考虑这个 MEX 函数：

droplastcol.c

#include "mex.h"
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])
{
    mwSize N;
    if (nrhs != 1 || nlhs > 0)
        mexErrMsgIdAndTxt("dump:error", "Wrong number of arguments.");
    if (mxIsSparse(prhs[0]) || !mxIsNumeric(prhs[0]) || mxGetNumberOfDimensions(prhs[0])>2)
        mexErrMsgIdAndTxt("dump:error", "Expects a dense numeric matrix.");
    N = mxGetN(prhs[0]);
    if (N > 0)
        mxSetN((mxArray*)prhs[0], N-1);
}

它将删除矩阵的最后一列而不重新分配数据：

>> A = 1:5
A =
     1     2     3     4     5
>> dump(A)
header = 0x0000000014829FA0
data   = 0x000000007D4E1000

>> droplastcol(A)

>> A
A =
     1     2     3     4
>> dump(A)
header = 0x0000000014829FA0
data   = 0x000000007D4E1000

以这种方式使用mxSetN 是完全安全的，没有内存泄漏（它甚至可以很好地与“数据共享”和“懒惰的写时复制”一起使用，例如A=1:5;B=A;droplastcol(A);）。引用docs：

如果调用mxSetN 减少了mxArray 中的元素数量，您可能需要减少pr、pi、ir 和/或jc 数组的大小以使用堆空间更有效。但是，减小大小不是强制性的。

意味着为数据分配的堆内存仍然声称已使用，但在数组销毁时不会泄漏（clear A）。

注意：以上代码在 MATLAB R2014a 中测试。最近的版本似乎发生了一些变化，droplastcol MEX 函数在新版本中无法正常工作（我在 R2015b 中尝试过，函数返回时大小不受影响！）。

---

编辑2

似乎在较新的 MATLAB 版本上，我们必须使用未记录的 mxCreateSharedDataCopy。这是修改后的 MEX 函数：

droplastcol.c

#include "mex.h"

EXTERN_C mxArray* mxCreateSharedDataCopy(const mxArray*);

void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])
{
    mwSize N;
    if (nrhs != 1 || nlhs > 1)
        mexErrMsgIdAndTxt("dump:err", "Wrong number of arguments.");
    if (mxIsSparse(prhs[0]) || !mxIsNumeric(prhs[0]) || mxGetNumberOfDimensions(prhs[0])>2)
        mexErrMsgIdAndTxt("dump:err", "Expects a numeric matrix.");
    plhs[0] = mxCreateSharedDataCopy(prhs[0]);
    N = mxGetN(plhs[0]);
    if (N > 0)
        mxSetN((mxArray*)plhs[0], N-1);
}

现在我们在 R2015b 中对其进行测试：

>> mex -largeArrayDims droplastcol2.c
Building with 'Microsoft Visual C++ 2010 (C)'.
MEX completed successfully.

>> A = 1:5
A =
     1     2     3     4     5
>> dump(A)
header = 0x00000000693A0B80
data   = 0x00000000943A5D60

>> B = droplastcol2(A)
B =
     1     2     3     4
>> A
A =
     1     2     3     4     5

>> dump(A)
header = 0x00000000693A1600
data   = 0x00000000943A5D60
>> dump(B)
header = 0x00000000693A0C60
data   = 0x00000000943A5D60

你也可以这样做：A = droplastcol2(A)，数据不会被重新分配，只会创建一个指向内存中相同数据的新标头。