Delphi 动态数组效率

Question

我不是 Delphi 专家，我正在在线阅读有关动态数组和静态数组的信息。在 this 文章中，我找到了一个名为“Dynamic v. Static Arrays”的章节，其中有一段代码片段，作者在下面说:

[...] access to a dynamic array can be faster than a static array!

我知道动态数组位于堆上(它们是用引用/指针实现的)。

到目前为止，我知道动态数组的访问时间更好。但这与分配是一样的吗？就像我调用 SetLength(MyDynArray, 5) 比创建 MyArray = array[0..4] of XXX 慢？

Answer 1

So far I know that the access time is better on dynamic arrays.

那是不正确的。那篇文章中的陈述完全是错误的。

But is that the same thing with the allocation? Like if I called SetLength(MyDynArray, 5) is that slower than creating a MyArray = array[0..4] of XXX?

一个常见的谬误是静态数组是在堆上分配的。它们可以是全局变量，因此在加载模块时会自动分配。它们可以是局部变量并在堆栈上分配。它们可以通过调用 New 或 GetMem 动态分配。或者它们可以包含在复合类型(例如记录或类)中，因此以任何方式分配拥有对象。

明白了这一点，让我们考虑几个常见的情况。

局部变量，静态数组类型

如前所述，声明为局部变量的静态数组在堆栈上分配。分配是自动的，基本上是免费的。将分配视为由编译器执行(当它生成代码以保留堆栈帧时)。因此，分配没有运行时成本。访问可能会产生运行时成本，因为这可能会产生页面错误。不过，这一切都非常正常，如果您想使用固定大小的小数组作为局部变量，那么没有更快的方法来做到这一点。

类的成员变量，静态数组类型

同样，如上所述，分配是由包含对象执行的。静态数组是为对象保留的空间的一部分，当对象被实例化时，会在堆上分配足够的内存。堆分配的成本通常与要分配的块的大小无关。该语句的一个异常(exception)可能是非常大的块，但我假设您的数组的大小相对较小，只有数十或数百个字节。有了这些知识，我们可以再次看到分配成本基本上为零，因为我们已经为包含对象分配了内存。

局部变量，动态数组类型

动态数组由指针表示。所以你的局部变量是一个分配在堆栈上的指针。相同的参数适用于任何其他局部变量，例如上面讨论的静态数组类型的局部变量。分配基本上是免费的。不过，在对这个变量做任何事情之前，你需要通过调用 SetLength 来分配它。这会导致昂贵的堆分配。同样，当你完成后，你必须解除分配。

类的成员变量，动态数组类型

同样，动态数组指针的分配是免费的，但必须调用 SetLength 进行分配。那是堆分配。当对象被销毁时也需要重新分配。

结论

对于长度在编译时已知的小数组，使用静态数组会导致更有效的分配和释放。

请注意，我在这里只考虑分配。如果分配是用于处理对象的时间中相对微不足道的部分，那么此性能特征可能无关紧要。例如，假设数组在程序启动时分配，然后在程序运行期间重复使用。在这种情况下，访问时间支配分配时间，分配时间之间的差异变得微不足道。

另一方面，想象一个在程序生命周期内重复调用的短函数，假设这个函数是性能瓶颈。如果它在一个小数组上运行，那么使用动态数组的分配成本可能会很大。

你很少能用性能来制定严格而快速的规则。您需要了解这些工具的工作原理，并了解您的程序如何使用这些工具。然后，您可以形成关于哪些编码策略可能表现最佳的意见，然后您应该通过分析来测试这些意见。您会比您预期的更频繁地感到惊讶，因为您的直觉并不能很好地预测性能。