在C语言中，使用局部变量分配/释放内存和直接分配/释放内存哪个更好？为什么？

Question

如果我需要进行字符串操作或操纵任何类型的数组，无论是标准类型如int还是自定义数据结构。使用本地变量还是动态分配和释放内存哪种更好呢？

我知道如果你使用本地变量，则不需要分配/释放内存，这可能会使我们免受内存泄漏的影响。但我想知道为什么人们喜欢使用动态分配内存。它只是一种编码风格还是真的有其好处。同时，它是否取决于我们正在编译的系统，还是取决于编译器？

即使系统具有足够的内存和速度资源，哪种技术更适合优化代码？

- user2379548

Answer 1

本地的，基于栈的操作通常在速度方面胜过动态内存分配。原因是，在动态内存分配期间，程序需要向操作系统请求帮助。这会导致上下文切换（非常缓慢/昂贵），并阻塞，直到操作系统返回一块内存（甚至可能无法返回）。

然而，您的程序已经有了自己的堆栈，因此可以根据需要进行操作，而不会中断执行流程（除了多任务处理，这是您无法控制的）。

动态内存分配的好处是，有时候我们不知道需要分配多少内存直到运行时才能确定。如果没有动态分配，我们就需要预先分配一个静态缓冲区，并为最坏情况保留足够的内存（这可能超出我们的资源范围）。

- Porkbutts

Answer 2

在这个问题上，你应该问的是：我知道程序在运行时需要多少内存吗？

如果你知道只需要3个int变量，那么你应该使用局部变量。没有内存泄漏，除非有足够的内存可用，否则你的程序将无法运行。

如果你无法预测需要多少内存，比如说你需要将文件读入内存，那么你别无选择，只能使用动态分配。

- yoones

Answer 3

有两种选择都有很好的理由。

通常，当以下情况时，您会使用堆分配（例如malloc）：

• 直到执行时才知道需要多大的内存分配
• 当它占用大量堆栈内存（或全部）时
• 当分配需要超出当前作用域时（例如从函数返回）

这也取决于我们正在编译的系统还是取决于编译器吗？

这取决于您要针对的编译器和系统。

即使系统具有足够的内存和速度资源，哪种技术更适合优化代码？

在大多数情况下，更重要的是如何使用和访问内存和硬件。对于优化，局部变量具有更多的优势。然而，在某些情况下，编译器可能会优化掉对malloc的调用。

- justin

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但愿我的编译器永远不会杀死我的malloc调用并将它们替换为其他东西。你能给我举个这种情况的例子吗？ - Michael Dorgan

@MichaelDorgan int* const a = malloc(sizeof(int)); \n free(a); 是最简单的情况。请注意，此分配大小已知，并且内存在本地释放。当然，有些情况下您可以读写该内存，并且该引用不会离开作用域，或者编译器或其他优化器（例如LTO或中间字节码表示）可以证明该内存永远不会共享，其中堆栈可能会被使用而不是malloc（或其他分配器）。 - justin

Answer 4

本地非动态内存分配的调用通常会更快，因为它们只需要堆栈操作而不需要堆管理，并且具有有限的作用域。但是，它们的作用域有限，通常需要让内存持续到函数之外。

在一些嵌入式系统中，由于堆栈空间有限，即使在本地变量上也会调用malloc以获取更大的堆，但通常情况下，您希望将内存访问限制在其预期的范围内-无论性能考虑如何。

- Michael Dorgan

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真的吗？在大多数情况下，嵌入式系统会避免使用malloc，因为它非常慢。他们更倾向于使用静态变量和内存池。 - milleniumbug

取决于情况。我见过两种做法——全局/静态变量需要在预启动时初始化，而malloc可以等到所有东西都就位后再进行分配，就像堆栈分配一样。 - Michael Dorgan

对我来说，限制堆栈空间那么多仍然没有意义，因为堆存在(也就是说，为了拥有堆结构而产生记忆体开销)。 - milleniumbug

免责声明：我绝对不是一个嵌入式系统专家，只是在这里告诉大家，当Stack Overflow用户们谈论嵌入式系统时，他们说他们不使用malloc。所以我很好奇你的答案是相反的。我的意思是，在系统中使用malloc需要有一个链接列表、块和智能内存管理，这在时间和空间上都比将静态变量设为0并移动堆栈指针更复杂。 - milleniumbug

是的，malloc 比栈慢一些，内存效率也稍低。但是，你几乎总会有某种形式的 malloc 系统设置，如链表和动态数组等需要它。每个单独的 malloc 都会消耗一些跟踪器/链接字节和可能的内部碎片。但是，它还允许你在运行时调用初始化代码（或构造函数），而不是在启动时当硬件可能没有完全设置好时调用。对于单个大的分配和释放，我宁愿调用一次 malloc，而不是让静态内存闲置，供其他人使用，并支付一些字节的税。 - Michael Dorgan

Answer 5

作为默认位置，除非您需要分配超出创建它的范围或分配很大，否则首选堆栈分配。在您的情况下，您正在询问一个本地变量，应该在封闭范围结束时被释放。一个经验法则是，如果分配少于 1K ，则使用堆栈适当，否则使用堆。 Microsoft的_malloca使用此阈值在堆栈和堆分配之间进行切换。当然，这取决于您希望分配的栈处于什么状态。例如，在深度递归函数中进行1K堆栈分配可能不明智。

- Scott Jones