Question

我浏览了video by Bjarne Stroustrup，在那里他解释了为什么要避免链接列表。

基本上，当使用指针动态分配内存时，有更多的缓存未命中会降低性能。

但是，如果同样的事情适用于非线性数据结构，如树木和图形，那么同样的事情也适用吗？

因为在树中我们每个节点都有两个指针，并且指针会随机移动导致缓存未命中。

但是，树已被证明比线性数据结构表现更好。当然，树也可以使用数组实现，但同样存在大量的内存消耗。

我的问题是：动态内存分配是否良好？

Answer 1

他试图指出小对象之间的大量间接会降低代码的缓存效率。你不能完全避免链接的结构，但在某些情况下你可能更喜欢＆＃34;扁平＆＃34;例如，布局适合整个缓存行。

树和链接列表都是依赖于动态内存分配的链接结构，但列表被认为是“错误的”＃34;因为它们是O(n)，并且next指针几乎每次追逐都会导致缓存未命中。一般来说，n未命中比log(n)未命中要差很多。

例如，请考虑以下两个结构：

struct point {
    int x, y;
};

struct rect {
    struct point origin;
    struct point size;
};

尽管rect包含两个point结构，但整个rect结构完全是＆＃34;平坦的＆＃34;因为包含内部结构，而不是通过指针引用。这种平坦性是一件好事，因为rect现在可以放在缓存行上，例如，访问origin.x不会在结构本身的初始值之后导致缓存未命中。 / p>

此外，因为堆栈通常是热的＆＃34;在缓存中，在那里分配整个rect结构是有意义的，而不是在堆上。它不仅是动态分配本身的开销，而且分配器返回的地址可能还没有在缓存中。

Answer 2

数据结构是一个抽象概念。它们与语言无关，更不用于实现其中一些语言的库（在本例中为std）。

树在查找方面比在数组中更好，因为内存是静态分配或动态分配的（对于两个数据结构都可以），但是由于用于搜索它的算法。

然而，在遍历所有节点时，通常情况下，数组的性能优于树（因为更简单的算法和实现细节 - 由于线性分配而更快的缓存）。 / p>

更好地使用对您计划对其执行的操作有意义的数据结构。您始终可以提供处理分配的自定义分配器。但是，再次，分配是正交的。算法效率高，效率低。这是一个权衡。如果你足够分离你的设计，你应该能够轻松地在数据结构之间切换，并且如果性能受到足够的影响就可以做到。

Answer 3

是否要动态分配内存或在堆栈上分配内存完全取决于您的实现。通常，如果变量或对象仅存在于函数内部，则使用堆栈;如果变量或对象必须存在于整个程序中并由多个函数操作，则使用堆。