Question

我正在研究一个C库，其中一部分涉及一些数学类型并对它们进行操作。每种类型都有一个工厂构造函数/析构函数，可以动态分配和释放它们。例如：

/* Example type, but illustrates situation very well. */
typdef struct {
    float x;
    float y;
    float z;
} Vector3D;

/* Constructor */
Vector* Vector3D_new(float x, float y, float z) {
     Vector3D* vector = (Vector3D*) malloc(sizeof(Vector3D));
     /* Initialization code here...*/

     return vector;
}

/* Destructor */
void Vector3D_destroy(Vector3D* vector) {
    free(vector);
}

尼斯＆amp;简单，并且还减轻了用户正确初始化的负担。

现在我主要关注的是如何处理对这些类型进行操作的函数（特别是如何返回结果值。）几乎每个二进制操作都会产生一个相同类型的新实例，因此，我需要考虑如何把这个还给用户。我可以通过 value 返回内容，但是传递指针会更受欢迎，因为它更快，与构造/析构函数方法兼容，并且不会给用户带来太多负担。

目前我通过让函数动态分配结果，然后返回指向它的指针来实现它：

/* Perform an operation, and dynamically return resultant vector */
Vector3D* addVectors(Vector3D* a, Vector3D* b) {
    Vector3D* c = Vector3D_new(
        a->x + b->x,
        a->y + b->y,
        a->z + b->z);

    return c; 
}

通过将值直接返回给用户，它具有能够链接的优点（例如，作为参数直接传递到另一个函数），例如：

/* Given three Vector3D*s : a, b, & c */
float dot = dotProduct(crossProduct(a, addVectors(b, c));

但是考虑到当前的方法，这会导致内存泄漏，因为addVectors()的结果将直接传递给crossProduct()，并且用户将没有机会{{1它（和传递到free()的{{1}}结果相同）。为了使这个工作，一个人必须创建一个指针来保存值，使用它，然后通过所述指针crossProduct()。

dotProduct()

这样可行，但不那么直观，并且失去了我所希望的链接效果。

另一种可能性是让操作函数有3个参数;两个用于操作数，一个用于存储结果，但同样不是很直观。

我的问题是：什么是优雅＆amp; 高效在二进制操作中使用动态内存的方法？作为奖励，已经在现实世界图书馆中使用的解决方案将非常酷。有任何想法吗？：）

Answer 1

除了您提到的内存泄漏之外，您当前系统还存在一些其他问题：

分配到堆显着比普通堆栈操作慢。

每个分配也需要free() d，这意味着每个实例都需要至少 2 函数调用，其中只使用基于堆栈的设计将不需要。

由于必须手动管理内存，因此会留下更多内存泄漏的空间。

内存分配可能会失败！基于堆栈的系统可以减轻这种情况。

使用指针需要解除引用。这比直接访问慢，并且需要更多（也许是草率）sytax。

除此之外，许多编译器缓存用于程序堆栈的内存，并且可以在堆上提供显着的改进（几乎从不缓存（如果可能的话！））

简而言之，只需依靠堆栈就可以获得最佳性能，不仅仅是性能，还有维护和清洁代码。唯一要记住的是堆栈是有限的，它也可能很容易变得疯狂。将堆栈用于短期数据（在这种情况下为二进制运算结果），堆栈用于较长期的数据。

我希望这有帮助！：）

_{注意：此答案中的大部分信息都归功于@ Justin。}

Answer 2

在操作员内部分配并不像看起来那么方便这主要是因为您没有垃圾收集，也因为您不得不担心分配失败。

考虑以下代码：

Vector3D *v1,*v2,*v3;
Vector3d v4 = addVectors(v1,multiplyVectors(v2,v3));

看起来不错。
但是从multiplyVectors返回的向量会发生什么？内存泄漏。
如果分配失败会发生什么？其他一些功能崩溃。

我会在原地加入：
void addVectors(Vector3D *target, const Vector3D *src);
这相当于target += src;。

Answer 3

我会像

一样简单

Vector3D addVectors(Vector3D a, Vector3D b) {
    Vector3D c;
    c.x = a.x + b.x;
    c.y = a.y + b.y;
    c.z = a.z + b.z;
    return c;
}

如果调用者真的需要它，他可以自己复制它。

我该如何在C库中返回二元运算函数的结果？

3 个答案: