Malloc vs new - padding khác nhau

Tôi đang xem lại mã C ++ của người khác cho dự án của chúng tôi sử dụng MPI để tính toán hiệu suất cao (10 ^ 5 - 10 ^ 6 lõi). Mã này nhằm cho phép liên lạc giữa (có thể) các máy khác nhau trên các kiến ​​trúc khác nhau. Anh ấy đã viết một bình luận có nội dung như sau:

Chúng tôi thường sử dụng newvà delete, nhưng ở đây tôi đang sử dụng mallocvà free. Điều này là cần thiết vì một số trình biên dịch sẽ đệm dữ liệu khác nhau khi newđược sử dụng, dẫn đến lỗi khi truyền dữ liệu giữa các nền tảng khác nhau. Điều này không xảy ra với malloc.

Điều này không phù hợp với bất cứ điều gì tôi biết từ các câu hỏi tiêu chuẩn newso với malloc.

Sự khác biệt giữa new / delete và malloc / free là gì? gợi ý về ý tưởng rằng trình biên dịch có thể tính toán kích thước của một đối tượng theo cách khác (nhưng tại sao điều đó lại khác với cách sử dụng sizeof?).

malloc & position new so với new là một câu hỏi khá phổ biến nhưng chỉ nói về việc newsử dụng các hàm tạo ở những nơi mallockhông, không liên quan đến điều này.

làm thế nào để malloc hiểu được sự liên kết? nói rằng bộ nhớ được đảm bảo được căn chỉnh đúng với một trong hai newhoặc mallocđó là những gì tôi đã nghĩ trước đây.

Tôi đoán là anh ấy đã chẩn đoán sai lỗi của chính mình trong quá khứ và suy ra điều đó newvà mallocđưa ra các số lượng đệm khác nhau, điều mà tôi nghĩ có lẽ không đúng. Nhưng tôi không thể tìm thấy câu trả lời với Google hoặc trong bất kỳ câu hỏi nào trước đây.

Giúp tôi, StackOverflow, bạn là hy vọng duy nhất của tôi!

IIRC có một điểm khó hiểu. mallocđược đảm bảo trả về một địa chỉ được căn chỉnh cho bất kỳ loại tiêu chuẩn nào. ::operator new(n)chỉ được đảm bảo trả về một địa chỉ được căn chỉnh cho bất kỳ kiểu chuẩn nào không lớn hơn n và nếu Tkhông phải là một kiểu ký tự thì new T[n]chỉ cần trả lại một địa chỉ được căn chỉnh cho T.

Nhưng điều này chỉ có liên quan khi bạn đang chơi các thủ thuật dành riêng cho việc triển khai như sử dụng một vài bit dưới cùng của con trỏ để lưu trữ cờ hoặc dựa vào địa chỉ để có nhiều liên kết hơn mức nó cần.

Nó không ảnh hưởng đến phần đệm bên trong đối tượng, đối tượng này nhất thiết phải có cùng một bố cục bất kể bạn đã phân bổ bộ nhớ mà nó chiếm như thế nào. Vì vậy, thật khó để biết sự khác biệt có thể dẫn đến lỗi truyền dữ liệu như thế nào.

Có bất kỳ dấu hiệu nào mà tác giả của nhận xét đó nghĩ về các đối tượng trên ngăn xếp hoặc trong hình cầu, cho dù theo ý kiến ​​của anh ta thì chúng "được đệm như malloc" hay "được đệm như mới"? Điều đó có thể cung cấp manh mối về nguồn gốc của ý tưởng.

Có lẽ anh ấy bối rối, nhưng có lẽ mã anh ấy nói về là hơn một sự khác biệt giữa thẳng malloc(sizeof(Foo) * n)vs new Foo[n]. Có lẽ nó giống như sau:

malloc((sizeof(int) + sizeof(char)) * n);

vs.

struct Foo { int a; char b; }
new Foo[n];

Đó là, có thể anh ấy đang nói "Tôi sử dụng malloc", nhưng có nghĩa là "Tôi đóng gói dữ liệu theo cách thủ công vào các vị trí không được đánh dấu thay vì sử dụng cấu trúc". Thực ra malloclà không cần thiết để đóng gói cấu trúc theo cách thủ công, nhưng không nhận ra đó là mức độ ít nhầm lẫn hơn. Nó là cần thiết để xác định bố trí dữ liệu được gửi qua dây. Các triển khai khác nhau sẽ đệm dữ liệu khác nhau khi cấu trúc được sử dụng.

Đồng nghiệp của bạn có thể đã nghĩ new[]/delete[]đến cookie ma thuật (đây là thông tin mà triển khai sử dụng khi xóa một mảng). Tuy nhiên, điều này sẽ không thành vấn đề nếu việc phân bổ bắt đầu tại địa chỉ được trả về new[]được sử dụng (trái ngược với của người cấp phát).

Đóng gói có vẻ dễ xảy ra hơn. Các biến thể trong ABI có thể (ví dụ) dẫn đến một số lượng byte theo sau khác nhau được thêm vào cuối cấu trúc (điều này bị ảnh hưởng bởi sự liên kết, cũng hãy xem xét các mảng). Với malloc, vị trí của cấu trúc có thể được chỉ định và do đó dễ dàng di chuyển hơn đến ABI nước ngoài. Những biến thể này thường được ngăn chặn bằng cách chỉ định sự liên kết và đóng gói các cấu trúc chuyển.

Bố cục của một đối tượng không thể phụ thuộc vào việc nó được cấp phát bằng cách sử dụng mallochoặc new. Cả hai đều trả về cùng một loại con trỏ và khi bạn chuyển con trỏ này cho các hàm khác, chúng sẽ không biết đối tượng được cấp phát như thế nào. sizeof *ptrchỉ phụ thuộc vào khai báo ptrchứ không phải cách nó được chỉ định.

Tôi nghĩ bạn đúng. Padding được thực hiện bởi trình biên dịch không newhoặc malloc. Cân nhắc về phần đệm sẽ áp dụng ngay cả khi bạn đã khai báo một mảng hoặc cấu trúc mà không sử dụng newhoặc hoàn malloctoàn. Trong mọi trường hợp, mặc dù tôi có thể thấy cách triển khai khác nhau newvà malloccó thể gây ra sự cố khi chuyển mã giữa các nền tảng, tôi hoàn toàn không biết chúng có thể gây ra vấn đề như thế nào khi chuyển dữ liệu giữa các nền tảng.

Khi tôi muốn kiểm soát bố cục của cấu trúc dữ liệu cũ thuần túy của mình, tôi sử dụng trình biên dịch MS Visual #pragma pack(1). Tôi cho rằng một chỉ thị trình biên dịch trước như vậy được hỗ trợ cho hầu hết các trình biên dịch, như gcc chẳng hạn .

Điều này có hậu quả là căn chỉnh tất cả các trường của cấu trúc đằng sau cái kia, không có khoảng trống.

Nếu nền tảng ở đầu bên kia cũng làm như vậy (tức là đã biên dịch cấu trúc trao đổi dữ liệu của nó với khoảng đệm là 1), thì dữ liệu được truy xuất ở cả hai phía đều phù hợp. Vì vậy, tôi chưa bao giờ phải chơi với malloc trong C ++.

Tệ nhất là tôi đã xem xét việc nạp chồng toán tử mới để nó thực hiện một số việc phức tạp, thay vì sử dụng malloc trực tiếp trong C ++.

Đây là phỏng đoán hoang đường của tôi về nơi mà thứ này đến từ. Như bạn đã đề cập, vấn đề là với việc truyền dữ liệu qua MPI.

Cá nhân tôi, đối với các cấu trúc dữ liệu phức tạp mà tôi muốn gửi / nhận qua MPI, tôi luôn triển khai các phương pháp tuần tự hóa / giải mã hóa để đóng gói / giải nén toàn bộ vào / từ một mảng ký tự. Bây giờ, do padding, chúng tôi biết rằng kích thước của cấu trúc đó có thể lớn hơn kích thước của các thành viên của nó và do đó người ta cũng cần tính toán kích thước không đệm của cấu trúc dữ liệu để chúng ta biết có bao nhiêu byte đang được gửi / nhận.

Ví dụ: nếu bạn muốn gửi / nhận std::vector<Foo> Aqua MPI bằng kỹ thuật đã nói, sẽ sai khi cho rằng kích thước của mảng ký tự kết quả A.size()*sizeof(Foo)nói chung là sai. Nói cách khác, mỗi lớp triển khai các phương thức serialize / deserialize, cũng nên triển khai một phương thức báo cáo kích thước của mảng (hoặc tốt hơn là lưu trữ mảng trong một vùng chứa). Điều này có thể trở thành lý do đằng sau một lỗi. Tuy nhiên, bằng cách này hay cách khác, điều đó không liên quan gì đến newvs mallocnhư đã chỉ ra trong chủ đề này.

Trong c ++: new từ khóa được sử dụng để cấp phát một số byte bộ nhớ cụ thể liên quan đến một số cấu trúc dữ liệu. Ví dụ, bạn đã xác định một số lớp hoặc cấu trúc và bạn muốn cấp phát bộ nhớ cho đối tượng của nó.

myclass *my = new myclass();

hoặc là

int *i = new int(2);

Nhưng trong mọi trường hợp, bạn cần có kiểu dữ liệu đã xác định (lớp, struct, union, int, char, v.v.) và chỉ byte bộ nhớ đó sẽ được cấp phát cần thiết cho đối tượng / biến của nó. (tức là; bội số của kiểu dữ liệu đó).

Nhưng trong trường hợp của phương thức malloc (), bạn có thể cấp phát bất kỳ byte bộ nhớ nào và bạn không cần chỉ định kiểu dữ liệu mọi lúc. Ở đây bạn có thể quan sát nó trong một vài khả năng của malloc ():

void *v = malloc(23);

hoặc là

void *x = malloc(sizeof(int) * 23);

hoặc là

char *c = (char*)malloc(sizeof(char)*35);

malloc là một loại hàm và new là một loại dữ liệu trong c ++ trong c ++, nếu chúng ta sử dụng malloc hơn chúng ta phải và nên sử dụng typecast nếu không trình biên dịch sẽ cho bạn lỗi và nếu chúng ta sử dụng kiểu dữ liệu mới để cấp phát bộ nhớ thì chúng ta không cần đánh máy