《智能指针频繁创建销毁:程序性能的“隐形杀手”》

在 C++编程的世界里,智能指针无疑是管理内存资源的得力助手。它们为我们自动处理内存的分配与释放,极大地减少了因手动管理内存而可能引发的诸如内存泄漏、悬空指针等棘手问题。然而,就像任何工具都有其两面性一样,智能指针在带来便利的同时,如果使用不当,尤其是频繁地创建和销毁它们,也可能会给程序性能带来意想不到的影响。

首先,我们需要明确智能指针在创建和销毁过程中的基本开销。无论是 unique_ptr、shared_ptr 还是 weak_ptr,它们在创建时都需要进行一些初始化操作。例如,shared_ptr 的创建涉及到引用计数的初始化,这个引用计数通常需要在堆上分配内存来存储,这一过程本身就会消耗一定的时间和内存资源。而在销毁时,智能指针需要执行相应的析构逻辑,对于 shared_ptr 来说,还需要处理引用计数的减少以及当引用计数归零时正确地释放所指向的资源。这种创建和销毁的开销在少量操作时可能并不明显,但一旦频繁进行,累积起来就可能对程序的性能产生可观的影响。

频繁创建和销毁智能指针可能导致内存碎片化。内存碎片化是指在程序运行过程中,内存被分割成许多不连续的小块,使得即使有足够的空闲内存总量,但由于这些内存块不连续,无法满足较大内存分配请求的情况。当我们频繁地创建和销毁智能指针时,尤其是当它们所指向的对象大小不一且生存期较短时,内存分配器可能会在内存中频繁地开辟和回收小的内存块,逐渐导致内存碎片化。例如,在一个循环中不断创建和销毁智能指针来处理一些临时数据对象,随着循环的进行,内存空间会变得越来越零散。这不仅会降低内存分配的效率,因为分配器可能需要花费更多的时间去寻找合适的空闲内存块,还可能导致后续需要较大连续内存块的操作(如创建大型数组或复杂数据结构)失败,即使系统总体内存还有剩余。

从缓存的角度来看,频繁创建和销毁智能指针也会带来负面影响。现代计算机的内存架构中,缓存起着至关重要的作用,它能够显著提高数据的访问速度。当频繁创建智能指针指向不同的内存位置时,这些内存位置可能跨越不同的缓存行甚至不同的缓存层次。处理器在访问这些数据时,就需要不断地在缓存和内存之间进行数据交换,这被称为缓存颠簸。例如,在一个对大量小对象进行频繁操作且使用智能指针管理的场景中,每个智能指针的创建和销毁都可能导致其所指向对象的内存地址发生变化,使得处理器难以有效地利用缓存。相比之下,如果能够合理地规划对象的生存期和内存使用,减少智能指针的频繁变动,就可以提高数据在缓存中的命中率,从而提升程序的整体性能。

另外,频繁创建和销毁智能指针还可能影响程序的运行时调度。在多线程环境中,智能指针的创建和销毁操作可能涉及到锁的获取与释放(例如 shared_ptr 的引用计数操作在多线程下通常需要加锁保护)。如果大量线程频繁地进行智能指针的创建和销毁,就会导致线程在锁上的竞争加剧。线程可能会频繁地处于等待锁的状态,而无法进行有效的计算工作,从而降低了整个程序的并发性能。例如,在一个多线程服务器程序中,如果每个请求处理线程都频繁地创建和销毁智能指针来处理请求数据,那么线程之间在 shared_ptr 引用计数的锁上的竞争可能会成为性能瓶颈,使得服务器的响应时间延长,吞吐量降低。

那么,如何应对智能指针频繁创建和销毁带来的这些性能问题呢?一种有效的方法是合理规划对象的生存期和智能指针的使用范围。尽量将智能指针的创建放在合适的作用域开头,让其在较长的时间内保持有效,而不是在短时间内频繁地创建和销毁。例如,可以在函数或代码块的开头创建智能指针,并在整个函数或代码块的执行过程中复用它,而不是在循环内部反复创建。对于 shared_ptr 而言,如果多个对象之间存在明确的所有权层次关系,可以考虑使用 enable_shared_from_this 来优化共享指针的创建和管理,减少不必要的引用计数操作开销。同时,在设计数据结构和算法时,也要充分考虑内存布局和缓存友好性,尽量让相关的数据在内存中连续存储,以减少因智能指针指向地址频繁变动而导致的缓存问题。

总之,智能指针虽然为 C++的内存管理提供了强大的支持,但我们不能忽视其频繁创建和销毁可能带来的性能影响。在实际编程中,我们需要深入理解智能指针的工作机制,结合程序的具体需求和运行环境,合理地使用智能指针,精心规划对象的生存期和内存布局,才能充分发挥智能指针的优势,同时避免其潜在的性能陷阱,编写出高效、稳定的 C++程序。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.rhkb.cn/news/476409.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系长河编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

贴代码框架PasteForm特性介绍之image

简介 PasteForm是贴代码推出的 “新一代CRUD” ,基于ABPvNext,目的是通过对Dto的特性的标注,从而实现管理端的统一UI,借助于配套的PasteBuilder代码生成器,你可以快速的为自己的项目构建后台管理端!目前管…

从 IDC 到云原生:稳定性提升 100%,成本下降 50%,热联集团的数字化转型与未来展望

作者:金峰(项良)、朱永林、赵世振(寰奕) 公司简介 杭州热联集团股份有限公司成立于 1997 年 10 月,是隶属杭州市实业投资集团的国有控股公司。公司专业从事国际、国内钢铁贸易黑色大宗商品及产业服务&…

Python Turtle召唤童年:喜羊羊与灰太狼之懒羊羊绘画

Python Turtle召唤童年:喜羊羊与灰太狼之懒羊羊绘画 🐸 前言 🐸🐞往期绘画🐞🐋 效果图 🐋🐉 代码 🐉 🐸 前言 🐸 小时候,每次打开电视…

SpringBoot学习记录(四)之分页查询

SpringBoot学习记录(四)之分页查询 一、业务需求1、基本信息2、请求参数3、相应数据 二、传统方式分页三、使用PageHelper分页插件 一、业务需求 根据条件进行员工数据的条件分页查询 1、基本信息 请求路径: /emps 请求方式: …

6. Spring Cloud Gateway网关超详细内容配置解析说明

6. Spring Cloud Gateway网关超详细内容配置解析说明 文章目录 6. Spring Cloud Gateway网关超详细内容配置解析说明前言1 Spring Cloud Gateway 概述1.1 Spring Cloud Gateway网关 的核心功能1.2 Spring Cloud Gateway VS Zuul 的区别1.3 Spring Cloud Gateway 的基本原理1.4 …

远程管理不再难!树莓派5安装Raspberry Pi OS并实现使用VNC异地连接

前言:大家好!今天我要教你们如何在树莓派5上安装Raspberry Pi OS,并配置SSH和VNC权限。通过这些步骤,你将能够在Windows电脑上使用VNC Viewer,结合Cpolar内网穿透工具,实现长期的公网远程访问管理本地树莓派…

Centos 8, add repo

Centos repo前言 Centos 8更换在线阿里云创建一键更换repo 自动化脚本 华为Centos 源 , 阿里云Centos 源 华为epel 源 , 阿里云epel 源vim /centos8_repo.sh #!/bin/bash # -*- coding: utf-8 -*- # Author: make.han

【机器学习】回归模型(线性回归+逻辑回归)原理详解

线性回归 Linear Regression 1 概述 线性回归类似高中的线性规划题目。线性回归要做的是就是找到一个数学公式能相对较完美地把所有自变量组合(加减乘除)起来,得到的结果和目标接近。 线性回归分为一元线性回归和多元线性回归。 2 一元线…

2024年亚太地区数学建模大赛D题-探索量子加速人工智能的前沿领域

量子计算在解决复杂问题和处理大规模数据集方面具有巨大的潜力,远远超过了经典计算机的能力。当与人工智能(AI)集成时,量子计算可以带来革命性的突破。它的并行处理能力能够在更短的时间内解决更复杂的问题,这对优化和…

STM32F103 GPIO和串口实战

本节我们将会对STM32F103的硬件资源GPIO和串口进行介绍。 一、GPIO 1.1 电路原理图 LED电路原理图如下图所示: 其中: LED1连接到PA8引脚,低电平点亮;LED2连接到PD2引脚,低电平点亮; 1.2 GPIO引脚介绍 STM32…

FileProvider高版本使用,跨进程传输文件

高版本的android对文件权限的管控抓的很严格,理论上两个应用之间的文件传递现在都应该是用FileProvider去实现,这篇博客来一起了解下它的实现原理。 首先我们要明确一点,FileProvider就是一个ContentProvider,所以需要在AndroidManifest.xml里面对它进行声明: <provideran…

国产linux系统(银河麒麟,统信uos)使用 PageOffice 动态生成word文件

PageOffice 国产版 &#xff1a;支持信创系统&#xff0c;支持银河麒麟V10和统信UOS&#xff0c;支持X86&#xff08;intel、兆芯、海光等&#xff09;、ARM&#xff08;飞腾、鲲鹏、麒麟等&#xff09;、龙芯&#xff08;LoogArch&#xff09;芯片架构。 数据区域填充文本 数…

《Python制作动态爱心粒子特效》

一、实现思路 粒子效果&#xff1a; – 使用Pygame模拟粒子运动&#xff0c;粒子会以爱心的轨迹分布并运动。爱心公式&#xff1a; 爱心的数学公式&#xff1a; x16sin 3 (t),y13cos(t)−5cos(2t)−2cos(3t)−cos(4t) 参数 t t 的范围决定爱心形状。 动态效果&#xff1a; 粒子…

[Docker-显示所有容器IP] 显示docker-compose.yml中所有容器IP的方法

本文由Markdown语法编辑器编辑完成。 1. 需求背景: 最近在启动一个服务时&#xff0c;突然发现它的一个接口&#xff0c;被另一个服务ip频繁的请求。 按理说&#xff0c;之前设置的是&#xff0c;每隔1分钟请求一次接口。但从日志来看&#xff0c;则是1秒钟请求一次&#xff…

JDK、MAVEN与IDEA的安装与配置

1.认识JDK、MAVEN与IDEA JDK 提供了编译和运行Java程序的基本环境。Maven 帮助管理项目的构建和依赖。IDEA 提供了一个强大的开发环境&#xff0c;使得编写、调试和运行Java程序更加高效。 2. 安装与环境配置 2.1 官网地址 选择你需要的版本下载&#xff1a; MAVEN下载传送…

C++标准模板库 -- map和set

序列式容器和关联式容器 在本篇文章之前&#xff0c;我们已经接触了STL中的部分容器&#xff1a;如string、vector、list、deque、array、forward_list等&#xff0c;这些容器被统称为序列式容器&#xff0c;因为逻辑结构为线性序列的数据结构&#xff0c;两个位置存储的值一般…

【Xbim+C#】创建圆盘扫掠IfcSweptDiskSolid

基础回顾 https://blog.csdn.net/liqian_ken/article/details/143867404 https://blog.csdn.net/liqian_ken/article/details/114851319 效果图 代码示例 在前文基础上&#xff0c;增加一个工具方法&#xff1a; public static IfcProductDefinitionShape CreateDiskSolidSha…

Flutter踩坑记录(三)-- 更改入口执行文件

我们在flutter 中可能不习惯默认的lib/main.dart 作为入口文件&#xff0c;会修改成index.dart 或者修改main.dart的位置, 用Andorid studio开发 如果我们用Andorid studio开发&#xff0c;默认修改一下配置地址 运行项目即可。 用VSCode开发 如果我们使用VSCode开发&…

AbsPlus框架介绍2

ABSPlus框架以其集成的多功能性在市场上脱颖而出。它不仅提供美观且符合主流风格的页面设计&#xff0c;还支持灵活的流程配置&#xff0c;包括算法处理流程和页面审批流程。在众多业务系统中&#xff0c;流程管理往往是核心且复杂的挑战&#xff0c;涉及数据库设计、页面开发以…

算法.图论-习题全集(Updating)

文章目录 本节设置的意义并查集篇并查集简介以及常见技巧并查集板子(洛谷)情侣牵手问题相似的字符串组岛屿数量(并查集做法)省份数量移除最多的同行或同列石头最大的人工岛找出知晓秘密的所有专家 建图及其拓扑排序篇链式前向星建图板子课程表 本节设置的意义 主要就是为了复习…