Delphi：除了节省一点内存之外，使用System.New()而不是本地变量的优点是什么？

Question

让我们回到基础知识。坦白地说，我以前从未使用过New和Dispose函数。然而，在我阅读了Embarcadero Technologies网站上的New()文档和示例以及Delphi Basics对New()的解释之后，脑海中留下了一些问题：

除了节省少量内存之外，使用System.New()有什么优点，可以替代使用局部变量？ New()的常见代码示例或多或少如下：

  var
      pCustRec : ^TCustomer;
  begin
      New(pCustRec);
      pCustRec^.Name := 'Her indoors';
      pCustRec^.Age  := 55;
      Dispose(pCustRec);
  end;

在什么情况下，上面的代码比下面的代码更合适？

  var
      CustRec : TCustomer;
  begin
      CustRec.Name := 'Her indoors';
      CustRec.Age  := 55;
  end;

- Astaroth

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使用动态数组构造来分配堆空间，而不是使用New/Dispose。它们是引用计数的，并且在超出范围时会自动释放。 - LU RD

那么你会创建一个只有一个元素的数组吗？这样的代码并不是很规范。 - alzaimar

@alzaimar，如果只有一个元素，最方便的方法是无论如何都使用堆栈。 - LU RD

@LURD：在这种特殊情况下（以及其他简单的结构）是的。 - alzaimar

Answer 1

如果可以使用本地变量，务必这样做。这是一个几乎没有例外的规则。这样可以得到最干净、最高效的代码。

如果需要在堆上分配空间，请使用动态数组、GetMem或New。在分配记录时请使用New。

无法使用堆栈的示例包括大小在编译时不知道或非常大的结构体。但对于记录来说，这是New的主要用例，这些关注点很少适用。

因此，如果需要在记录的堆栈和堆之间进行选择，通常情况下应该选择堆栈。

- David Heffernan

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这是一个直截了当的答案，明确地评判了选择。我喜欢这个。谢谢。 - Astaroth

使用指针（即使用New）的另一个例子是增长结构，如链表、树等。每个元素都用New()分配。值得一提的是，对于具有正确类型的指针而言，使用New比GetMem更可取，因为New会正确初始化内存，Dispose会正确地完成最终处理。 - Rudy Velthuis

+1，终于看到了New()拯救的情况。谢谢。 - Astaroth

Answer 2

从另一个角度来看：

两者都可能遭受缓冲区溢出并被利用。

如果局部变量溢出，您将获得堆栈损坏。

如果堆变量溢出，则会发生堆损坏。

有人说堆栈损坏比堆损坏更容易被利用，但总体上这并不是真的。

请注意，操作系统、处理器架构、库和语言中有各种机制来帮助防止这些漏洞被利用。

例如，有DEP（数据执行保护）、ASLR（地址空间布局随机化）以及更多在维基百科中提到的措施。

- Jeroen Wiert Pluimers

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你可以在完整调试模式下运行FastMM4来跟踪这样的溢出。但是，如果没有指针算术或索引访问，如OP所问，如何触发具有固定大小记录的缓冲区溢出？对于使用堆栈分配的静态变量或New / Dispose，您无法使用此类漏洞。在我看来，您的答案只是超出了范围。 - Arnaud Bouchez

通常情况下，它从简单开始，然后代码不断增长，最终现实会超越。把我的答案视为一种预防性警告，因此使用了“从不同的角度”的说法。 - Jeroen Wiert Pluimers

Answer 3

本地静态变量在限制的栈上保留空间。分配的内存位于堆上，即基本上所有可用内存。

正如所提到的，堆栈空间是有限的，因此应避免大型局部变量以及通过值传递的大型参数（在参数声明中缺少var/const）。

关于内存使用的说明： 1.简单类型（integer、char、string、double等）直接位于堆栈上。可以通过sizeof(variable)函数确定使用的字节数。 2.记录变量和数组也是如此。 3.指针和对象需要4/8个字节。

- alzaimar

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默认的堆栈大小为1 MB（如果需要，可以增加）。我认为除非出现特殊情况，否则1 MB已经足够了。然而，如果有其他有用的信息，则可以再加1。 - Astaroth

如果你声明本地数组、记录或者传递这样的参数作为值，特别是在使用递归调用时，你的1MB空间将会非常快地缩小到零。 - alzaimar

无限/过度深度递归的情况很少见，但如果是这种情况，只需为问题编写一个非递归解决方案即可。 - Astaroth

不要拒绝使用指针，这样更容易实现;-)我不会为了能够利用大型本地变量而创建复杂的迭代解决方案。我宁愿使用动态本地变量（或简单的对象）。我可以给你足够多的现实生活（商业）应用程序例子，其中使用大型(!)本地变量会使堆栈溢出。 - alzaimar

Answer 4

每个对象（即类实例）总是在堆上分配。

值结构体（简单的数字类型，仅包含这些类型的记录）可以在堆上分配。

动态数组和字符串内容总是在堆上分配。只有引用指针可以在栈上分配。如果您写：

  function MyFunc;
  var s: string;
  ...

在这里，栈上分配了4/8字节，但字符串内容（文本字符）始终在堆上分配。

因此，使用New()/Dispose()的效益较差。如果它不包含引用计数类型，则可以使用GetMem()/FreeMem()，因为没有内部指针需要设置为零。

New()/Dispose()的主要缺点是，如果出现异常，您需要使用try...finally块：

  var
    pCustRec : ^TCustomer;
  begin
    New(pCustRec);
    try
      pCustRec^.Name := 'Her indoors';
      pCustRec^.Age  := 55;
    finally
      Dispose(pCustRec);
    end;
  end;

如果使用栈进行分配，编译器会以隐式的方式为您完成：

  var
    CustRec : TCustomer;
  begin // here a try... is generated
    CustRec.Name := 'Her indoors';
    CustRec.Age  := 55;
  end;  // here a finally + CustRec cleaning is generated

这就是为什么我几乎从不使用New()/Dispose()，而是在堆栈上分配，或者更好地在类内部分配。

- Arnaud Bouchez

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“值结构（简单数值类型，仅包含这些类型的记录）可以在堆栈上分配。” - 这句话应该是“...在堆栈上分配”吧？ - Frank Schmitt

@Frank，不，他真的是指堆上分配。 - David Heffernan

1. 一个本地记录变量位于堆栈上。本地对象位于堆上（尽管指针本身位于堆栈上）。如果记录包含短字符串或数组，则会浪费更多的堆栈。因此，一般来说，应避免使用本地记录变量。
2. 使用New/Dispose与记录指针时，您不必担心大小，这是我的观点。
3. 是的。误解了。

- alzaimar

加入: 在简单情况下(我忽略了这个特殊情况)，当然更容易的方法是将记录分配为静态局部变量。我变得太笼统了(应该更仔细地阅读问题)。 - alzaimar

@alzaimar 不，通常情况下尽量将记录放在堆栈上。尽可能多地将记录放在堆栈上。 - David Heffernan

Answer 5

堆分配的常见情况是当对象必须比创建它的函数更长久时:

1. 它作为函数的结果或通过 var/out 参数返回，直接返回或返回某个容器。

2. 它被存储在一些对象、结构体或集合中，这些对象、结构体或集合被传递进来或者在过程内可访问(这包括被发出信号/排队到另一个线程)。

- Martin James

Answer 6

在堆栈空间有限的情况下，您可能更喜欢从堆中分配。
参考文献

- bummi