新的需要大量额外的内存

Question

我正在制作一个将使用许多动态创建的对象（光线跟踪）的应用程序。与其只是一遍又一遍地使用 [new]，我想我只是制作一个简单的内存系统来加快速度。在这一点上它非常简单，因为我不需要太多。

我的问题是：当我运行这个测试应用程序时，使用我的内存管理器会使用正确的内存量。但是当我使用 [new] 运行相同的循环时，它会使用 2.5 到 3 倍的内存。是我在这里没有看到的东西，还是 [new] 会产生巨大的开销？

我在 Win7 上使用 VS 2010。另外我只是使用任务管理器查看进程内存使用情况。

template<typename CLASS_TYPE>
class MemFact
{
public:
  int m_obj_size; //size of the incoming object
  int m_num_objs; //number of instances
  char* m_mem; //memory block

  MemFact(int num) : m_num_objs(num)
  {
    CLASS_TYPE t;
    m_obj_size = sizeof(t);
    m_mem = new char[m_obj_size * m_num_objs);
  }

  CLASS_TYPE* getInstance(int ID)
  {
    if( ID >= m_num_objs) return 0;
    return (CLASS_TYPE*)(m_mem + (ID * m_obj_size));
  }

  void release() { delete m_mem; m_mem = 0; }
};
/*---------------------------------------------------*/
class test_class
{
  float a,b,c,d,e,f,g,h,i,j; //10 floats
};
/*---------------------------------------------------*/
int main()
{
  int num = 10 000 000; //10 M items
  // at this point we are using 400K memory
  MemFact<test_class> mem_fact(num);
  // now we're using 382MB memory
  for(int i = 0; i < num; i++)
     test_class* new_test = mem_fact.getInstance(i);
  mem_fact.release();
  // back down to 400K
  for(int i = 0; i < num; i++)
     test_class* new_test = new test_class();
  // now we are up to 972MB memory
}

Answer 1

内存分配有一个最小大小，具体取决于您使用的 CRT。通常是 16 个字节。您的对象是 12 字节宽（假设 x86），因此您可能在每个分配中浪费了至少 4 个字节。内存管理器也有它自己的结构来跟踪哪些内存是空闲的，哪些内存不是空闲的——那不是空闲的。您的内存管理器可能要简单得多（例如一次性释放所有这些对象），这本质上比 new 在一般情况下所做的更有效。

另外请记住，如果您在调试模式下构建，调试分配器将使用金丝雀填充返回分配的两侧，以尝试检测未定义的行为。这可能会使您超过 16 字节边界并进入下一个边界 - 至少可能是 32 字节分配。当您在发布模式下构建时，它将被禁用。

Answer 2

男孩，我当然希望没有人愿意从您的内存管理器中分配任何非 POD。或动态大小的对象。并且不介意为每种类型实例化它。或者一次创建尽可能多的。或者让它们的生命周期比MemFact 更长。

事实上，有一种称为对象池的有效模式，它与您的类似，但并不糟糕。简单的答案是operator new 需要非常灵活——它的对象必须永远存在，直到delete 被调用——并且它们的析构函数也必须被调用，并且它们都必须具有完全独立的生命周期。它必须能够在任何时候分配任何类型的可变大小对象。您的MemFact 不符合这些要求。对象池的要求也更少，并且 比普通的 new 快得多，但它也不会在所有其他方面完全失败。

您正在尝试将一个几乎完全腐烂的苹果与一个橙子进行比较。