Como usar Alloc e Free para melhorar o desempenho da memória
Este documento mostra como usar as funções concurrency::Alloc e concurrency::Free para melhorar o desempenho da memória. Ele compara o tempo necessário para reverter os elementos de uma matriz em paralelo para três tipos diferentes que especificam os operadores new e delete, cada um.
As funções Alloc e Free são mais úteis quando vários threads costumam chamar tanto Alloc quanto Free. O runtime mantém um cache de memória separado para cada thread; portanto, o runtime gerencia a memória sem o uso de bloqueios ou barreiras de memória.
Exemplo: tipos que especificam operadores Novo e Excluir
O exemplo a seguir mostra três tipos que especificam cada um os operadores new e delete. A classe new_delete usa os operadores globais new e delete, a classe malloc_free usa o malloc do Runtime de C e as funções gratuitas, e a classe Alloc_Free usa as funções Alloc e Free do Runtime de Simultaneidade.
// 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;
};
Exemplo: funções swap e reverse_array
O exemplo a seguir mostra as funções swap e reverse_array. A função swap troca o conteúdo da matriz nos índices especificados. Ela aloca memória do heap para a variável temporária. A função reverse_array cria uma matriz grande e calcula o tempo necessário para reverter essa matriz várias vezes em paralelo.
// 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;
}
Exemplo: função wmain
O exemplo a seguir mostra a função wmain, que calcula o tempo necessário para que a função reverse_array atue nos tipos new_delete, malloc_free e Alloc_Free, cada um dos quais usa um esquema de alocação de memória diferente.
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;
}
Exemplo de código completo
O exemplo completo é mostrado a seguir.
// 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;
}
Este exemplo produz a seguinte saída de amostra em um computador que tem quatro processadores.
Took 2031 ms with new/delete.
Took 1672 ms with malloc/free.
Took 656 ms with Alloc/Free.
Neste exemplo, o tipo que usa as funções Alloc e Free fornece o melhor desempenho de memória porque as funções Alloc e Free são otimizadas para alocar e liberar blocos de memória com frequência a partir de vários threads.
Compilando o código
Copie o código de exemplo e cole-o em um projeto do Visual Studio, ou cole-o em um arquivo chamado allocators.cpp e execute o comando a seguir em uma janela do Prompt de comando do Visual Studio.
cl.exe /EHsc allocators.cpp
Confira também
Funções de gerenciamento da memória
Função de alocação
Função Free