Cara: Gunakan Alokasi dan Gratis untuk Meningkatkan Performa Memori

Artikel
10/12/2023

Dokumen ini menunjukkan cara menggunakan konkurensi::Alokasi dan konkurensi::Fungsi gratis untuk meningkatkan performa memori. Ini membandingkan waktu yang diperlukan untuk membalikkan elemen array secara paralel untuk tiga jenis berbeda yang masing-masing menentukan new operator dan delete .

Fungsi Alloc dan Free paling berguna ketika beberapa utas sering memanggil dan AllocFree. Runtime memegang cache memori terpisah untuk setiap utas; oleh karena itu, runtime mengelola memori tanpa menggunakan kunci atau penghalang memori.

Contoh: Jenis yang menentukan operator baru dan menghapus

Contoh berikut menunjukkan tiga jenis yang masing-masing menentukan new operator dan delete . Kelas ini new_delete menggunakan operator dan delete globalnew, malloc_free kelas menggunakan malloc C Runtime dan fungsi gratis, dan Alloc_Free kelas menggunakan Runtime Alloc dan Free fungsi Konkurensi.

// A type that defines the new and delete operators. These operators 
// call the global new and delete operators, respectively.
class new_delete
{
public:
   static void* operator new(size_t size)
   {
      return ::operator new(size);
   }
   
   static void operator delete(void *p)
   {
      return ::operator delete(p);
   }

   int _data;
};

// A type that defines the new and delete operators. These operators 
// call the C Runtime malloc and free functions, respectively.
class malloc_free
{
public:
   static void* operator new(size_t size)
   {
      return malloc(size);
   }
   static void operator delete(void *p)
   {
      return free(p);
   }

   int _data;
};

// A type that defines the new and delete operators. These operators 
// call the Concurrency Runtime Alloc and Free functions, respectively.
class Alloc_Free
{
public:
   static void* operator new(size_t size)
   {
      return Alloc(size);
   }
   static void operator delete(void *p)
   {
      return Free(p);
   }

   int _data;
};

Contoh: fungsi swap dan reverse_array

Contoh berikut menunjukkan swap fungsi dan reverse_array . Fungsi ini swap bertukar konten array pada indeks yang ditentukan. Ini mengalokasikan memori dari timbunan untuk variabel sementara. Fungsi ini reverse_array membuat array besar dan menghitung waktu yang diperlukan untuk membalikkan array tersebut beberapa kali secara paralel.

// Exchanges the contents of a[index1] with a[index2].
template<class T>
void swap(T* a, int index1, int index2)
{
   // For illustration, allocate memory from the heap.
   // This is useful when sizeof(T) is large.
   T* temp = new T;
   
   *temp = a[index1];
   a[index1] = a[index2];
   a[index2] = *temp;
   
   delete temp;
}

// Computes the time that it takes to reverse the elements of a 
// large array of the specified type.
template <typename T>
__int64 reverse_array()
{
    const int size = 5000000;
    T* a = new T[size];   
    
    __int64 time = 0;
    const int repeat = 11;

    // Repeat the operation several times to amplify the time difference.
    for (int i = 0; i < repeat; ++i)
    {
        time += time_call([&] {
            parallel_for(0, size/2, [&](int index) 
            {
                swap(a, index, size-index-1); 
            });
        });
    }

    delete[] a;
    return time;
}

Contoh: fungsi wmain

Contoh berikut menunjukkan wmain fungsi, yang menghitung waktu yang diperlukan agar reverse_array fungsi bertindak pada new_deletejenis , , malloc_freedan Alloc_Free , yang masing-masing menggunakan skema alokasi memori yang berbeda.

int wmain()
{  
   // Compute the time that it takes to reverse large arrays of 
   // different types.

   // new_delete
   wcout << L"Took " << reverse_array<new_delete>() 
         << " ms with new/delete." << endl;

   // malloc_free
   wcout << L"Took " << reverse_array<malloc_free>() 
         << " ms with malloc/free." << endl;

   // Alloc_Free
   wcout << L"Took " << reverse_array<Alloc_Free>() 
         << " ms with Alloc/Free." << endl;
}

Contoh kode lengkap

Contoh lengkapnya adalah sebagai berikut.

// allocators.cpp
// compile with: /EHsc 
#include <windows.h>
#include <ppl.h>
#include <iostream>

using namespace concurrency;
using namespace std;

// Calls the provided work function and returns the number of milliseconds 
// that it takes to call that function.
template <class Function>
__int64 time_call(Function&& f)
{
   __int64 begin = GetTickCount();
   f();
   return GetTickCount() - begin;
}

// A type that defines the new and delete operators. These operators 
// call the global new and delete operators, respectively.
class new_delete
{
public:
   static void* operator new(size_t size)
   {
      return ::operator new(size);
   }
   
   static void operator delete(void *p)
   {
      return ::operator delete(p);
   }

   int _data;
};

// A type that defines the new and delete operators. These operators 
// call the C Runtime malloc and free functions, respectively.
class malloc_free
{
public:
   static void* operator new(size_t size)
   {
      return malloc(size);
   }
   static void operator delete(void *p)
   {
      return free(p);
   }

   int _data;
};

// A type that defines the new and delete operators. These operators 
// call the Concurrency Runtime Alloc and Free functions, respectively.
class Alloc_Free
{
public:
   static void* operator new(size_t size)
   {
      return Alloc(size);
   }
   static void operator delete(void *p)
   {
      return Free(p);
   }

   int _data;
};

// Exchanges the contents of a[index1] with a[index2].
template<class T>
void swap(T* a, int index1, int index2)
{
   // For illustration, allocate memory from the heap.
   // This is useful when sizeof(T) is large.
   T* temp = new T;
   
   *temp = a[index1];
   a[index1] = a[index2];
   a[index2] = *temp;
   
   delete temp;
}

// Computes the time that it takes to reverse the elements of a 
// large array of the specified type.
template <typename T>
__int64 reverse_array()
{
    const int size = 5000000;
    T* a = new T[size];   
    
    __int64 time = 0;
    const int repeat = 11;

    // Repeat the operation several times to amplify the time difference.
    for (int i = 0; i < repeat; ++i)
    {
        time += time_call([&] {
            parallel_for(0, size/2, [&](int index) 
            {
                swap(a, index, size-index-1); 
            });
        });
    }

    delete[] a;
    return time;
}

int wmain()
{  
   // Compute the time that it takes to reverse large arrays of 
   // different types.

   // new_delete
   wcout << L"Took " << reverse_array<new_delete>() 
         << " ms with new/delete." << endl;

   // malloc_free
   wcout << L"Took " << reverse_array<malloc_free>() 
         << " ms with malloc/free." << endl;

   // Alloc_Free
   wcout << L"Took " << reverse_array<Alloc_Free>() 
         << " ms with Alloc/Free." << endl;
}

Contoh ini menghasilkan contoh output berikut untuk komputer yang memiliki empat prosesor.

Took 2031 ms with new/delete.
Took 1672 ms with malloc/free.
Took 656 ms with Alloc/Free.

Dalam contoh ini, jenis yang menggunakan Alloc fungsi dan Free memberikan performa memori terbaik karena fungsi dan Free dioptimalkan Alloc untuk sering mengalokasikan dan membebaskan blok memori dari beberapa utas.

Mengompilasi Kode

Salin kode contoh dan tempelkan dalam proyek Visual Studio, atau tempelkan dalam file yang diberi nama allocators.cpp lalu jalankan perintah berikut di jendela Prompt Perintah Visual Studio.

cl.exe /EHsc allocators.cpp