【C】使用realloc()与使用free() -> malloc()的差异
翻译自https://stackoverflow.com/questions/1401234/differences-between-using-realloc-vs-free-malloc-functions其中我把自己的一些吐槽用斜体字标注了。看的时候无视即可。如果觉得啰嗦的话。
要注意，我这次的翻译是脑补译，不是直译。
提问：为什么要使用realloc()函数来动态分配数组，而不是先malloc()一块新的内存然后复制数据，再free()掉旧的内存，或是先free()掉旧的内存，再重新malloc()一块新的内存？各自的优势与劣势是啥？
一楼的回答：使用realloc()能保留旧的数据，而是用malloc()和free()的话，数据会丢失，你必须自己手动复制数据。（废话）
二楼瞎扯淡我就不翻译了。
三楼的回答：我知道这个问题非常老（2009年就有人回答了）但我希望我的回答能帮助到一些对此感兴趣的人（包括我）。（也包括我）
首先性能测试并不能得到决定性的结论，因为不同的平台和系统的内存管理机制不同。时至今日这些玩意儿变得越来越标准，所以这个测试结果应该也可以被安全用作一些参考点（但如果这些结果和你的实际测试有所差异，请告知）（要告知的话告知我就行，我会帮你转告原回答者的）。我用的是Windows 7，CPU是2.10Hz 四核 i3 2310M，内存是4GB，这是我能找到的最好的机器了（真穷）。
我这个测评的方式是先分配一定数量的内存，然后不断地一步步增加分配的大小，直到分配到足够大小的内存。为此，我试了六种情况：
1、不保留原数据，先free()再malloc()，逐步增大分配的内存。
2、不保留原数据，先free()再malloc()，逐步减小分配的内存。
3、先malloc()，然后复制内容，再free()旧的缓冲区，逐步增大分配的内存。
4、先malloc()，然后复制内容，再free()旧的缓冲区，逐步减小分配的内存。
5、使用realloc()，逐步增大分配的内存。
6、使用realloc()，逐步减小分配的内存。
所以，第一次测试：从2MB内存开始，逐步增大到3MB或者减小到1MB，每次增大1KB或者减小1KB：不保留原数据增大缓冲区的malloc()方式消耗了3毫秒的时间；
不保留原数据减小缓冲区的malloc()方式消耗了5毫秒的时间；
先malloc()再复制内容，最后free()旧缓冲区，逐步增大空间，消耗了1265毫秒；
先malloc()再复制内容，最后free()旧缓冲区，逐步减小空间，消耗了744毫秒；
用realloc()逐步增大空间，消耗了316毫秒；
用realloc()逐步减小空间，0毫秒。如我们所见，自己手动用memcpy()复制内容的方式，永远比realloc()慢，因为在这种场合下，malloc()保证每次申请的都是一块新的内存，然后你不得不从旧的内存复制数据到新的内存。而realloc()则可以重复利用旧的内存因为它的运作方式是调整缓冲区的大小，所以有时候可以省去复制内容的过程。所以，如果你想要在保持你的数据不变的前提下动态分配内存，realloc()大概是你应该使用的玩意儿。结果已经一目了然，我已不再打算测试这种无损malloc()方案。
让我们继续测试：初始内存32MB，扩大到48MB或者减小到16MB，每次增加或减少16KB：不保留原数据增大缓冲区的malloc()方式消耗了4毫秒的时间；
不保留原数据减小缓冲区的malloc()方式消耗了4毫秒的时间；
用realloc()逐步增大空间，消耗了21453毫秒；
用realloc()逐步减小空间，0毫秒。此时我们可以看到用realloc()逐步增大空间的过程消耗了大量的时间。而用realloc()逐步减少空间的过程消耗的时间却几乎没满1毫秒。这表明如果你不打算保留原数据的话你应该先free()再malloc()。
确实是这样吗？我们看一下另外的一组测试结果：（目测作者忘了说测试前提了）不保留原数据增大缓冲区的malloc()方式消耗了777毫秒的时间；
不保留原数据减小缓冲区的malloc()方式消耗了729毫秒的时间；
用realloc()逐步减小空间，消耗了19毫秒。（因为这些测试结果太过于相近，所以我做了多次测试然后取了平均值）
可以看出，逐步减小空间的过程，realloc()更快，这大概是因为它不用去搜寻新的可用内存块，它只需要继续使用旧的内存块然后收缩它。
从性能上来看，如果你需要频繁分配内存的话，可以看出这里存在巨大的性能差异。
与此同时，我们也能看出使用malloc()逐步增大空间，比使用malloc()逐步减小空间，要稍微慢一些。即使操作都一样：找一块内存块然后分配它。这样的差异，似乎是因为查找更大的内存块的时候，平均来说malloc()需要消耗更多的时间，而找更小的内存块的时候malloc()则更快一些。比如，我有个30MB的内存块，用malloc()从中分配16MB的话，会用到它；而用malloc()分配32MB的话，它就得跳过这个内存块然后继续找到足够大小的内存块。这大概是为啥我的测试结果存在各种各样的差异的原因了。
总而言之（前面太长懒得看的话看这里）
1、如果你要保留旧的数据，用realloc()。当你要增大缓冲区大小的时候，它比malloc()->memcpy()->free()快4倍。当你要缩小缓冲区大小的时候，它快100000倍。永远别自己复制数据。
2、如果你不要旧的数据了，你应该用free()->malloc()的方式来增大缓冲区，然后用realloc()的方式来缩小缓冲区。
3、如果你不要旧的数据了并且你也不知道旧的缓冲区的大小的话（你不知道你是要扩大还是缩小缓冲区的话），用free()->malloc()的方式。减小空间的话，realloc()快40倍，而增大空间的话，realloc()慢7600倍。除非你的程序要一下子分配很大一块内存，但却要频繁地少量缩减内存（差不多是一次分配内存后有200多次缩小内存，这是有可能的），不然，你应该用free()->malloc()的方式。
测试代码：（卧槽居然是cpp）#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
#include <chrono>
#define TimePoint std::chrono::time_point<std::chrono::high_resolution_clock>
#define Duration std::chrono::duration<double>
#define getTime() std::chrono::high_resolution_clock::now()
#define GB *(1<<30)
#define MB *(1<<20)
#define KB *(1<<10)
#defineB *(1<<00)
#define INITIAL_MEMORY (64 MB) //How much memory to start with
#define ALLOCATE_MEMORY (32 MB) //How much memory to add/subtract
#define BYTE_STEP (4 KB) //How many bytes to allocate/deallocate per iteration
#define ITERATIONS ALLOCATE_MEMORY/BYTE_STEP //Times to repeat allocation
inline void measure(const char* name,void* (*func)(int*,void*)) {
TimePoint start,end;
int size=INITIAL_MEMORY; //16MB of memory
void* memory=malloc(size);
start=getTime();
for(int i=0;i<ITERATIONS;i++) {
memory=func(&size,memory);
}
end=getTime();
Duration time=end-start;
int ms=(int)(time.count()*1000);
printf("%s took ",name);
if (ms/1000!=0) {
printf("%d ",ms/1000);
}
printf("%d ms\n",ms%1000);
}
//free->malloc (data is lost)
inline void* testFreeMallocIncrease(int* size,void* memory) {
free(memory);
*size+=BYTE_STEP;
return malloc(*size);
}
inline void* testFreeMallocDecrease(int* size,void* memory) {
free(memory);
*size-=BYTE_STEP;
return malloc(*size);
}
//malloc->memcpy->free (data is conserved)
inline void* testMallocCopyFreeIncrease(int* size,void* memory) {
int oldSize=*size;
*size+=BYTE_STEP;
void* newMemory=malloc(*size);
memcpy(newMemory,memory,oldSize);
free(memory);
return newMemory;
}
inline void* testMallocCopyFreeDecrease(int* size,void* memory) {
*size-=BYTE_STEP;
void* newMemory=malloc(*size);
memcpy(newMemory,memory,*size);
free(memory);
return newMemory;
}
//realloc (data is conserved)
inline void* testReallocIncrease(int* size,void* memory) {
*size+=BYTE_STEP;
return realloc(memory,*size);
}
inline void* testReallocDecrease(int* size,void* memory) {
*size-=BYTE_STEP;
return realloc(memory,*size);
}
int main(int argc,char* argv[]) {
measure("Increasing Lossful Malloc",testFreeMallocIncrease);
measure("Decreasing Lossful Malloc",testFreeMallocDecrease);
//measure("Increasing Malloc",testMallocCopyFreeIncrease);
//measure("Decreasing Malloc",testMallocCopyFreeDecrease);
measure("Increasing Realloc",testReallocIncrease);
measure("Decreasing Realloc",testReallocDecrease);
return 0;
}
如果realloc时候的空间不足效率就和malloc memcpy free效率差不多了 Ayala 发表于 2017-6-12 14:29
如果realloc时候的空间不足效率就和malloc memcpy free效率差不多了
一些实现得不够完美的realloc()会直接返回NULL，而不是调整内存块。 emmm我什么也不懂凑个热闹 啊，好帖子顶
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