Fortran的分配/释放内存

Question

我有以下问题： Fortran90+中分配/释放语句的真正开销是多少？ 也就是说，在循环内部分配了几个中等大小的数组，例如：

do i = 1, 1000
    allocate(tmp(20))
    tmp(1:20) = 1d0
    call foo(tmp)
    deallocate(tmp)
end do 

在这种情况下，是否值得根据最大大小分配单个工作数组？

- Ivan Oseledets

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是否有明显的节约取决于 "foo" 运行的时间长短。更改是否值得？这要么是一个观点问题，要么就应该在编译器和机器上测量运行时间。更改会使代码不易读吗？如果是这样的话，那么节省毫秒级别或秒级别的运行时间是否值得呢？ - M. S. B.

Answer 1

我发现在紧密循环内动态分配数组会显著减缓代码的执行速度，使用valgrind可以看到大量周期被malloc和free占用。所以如果foo是一个非常快的函数，那么静态分配这个数组是值得的。通过使用valgrind的callgrind功能进行分析，可以很容易地看到这种开销（可能需要减少问题的大小，因为分析执行速度至少会慢10倍）。

在Fortran 2008中，有一种更好的解决方案来解决这种类型的问题。您可以在block结构中声明变量，并在运行时确定大小。这应该使编译器更容易在堆栈上分配变量。然而，我个人没有使用过它，也不知道哪些编译器支持它。

- DaveP

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注意：gfortran 支持块结构。 - max

Answer 2

使用ALLOCATE和DEALLOCATE的开销与在C中使用malloc()和free()的开销相同。实际上，大多数Fortran编译器将(DE)ALLOCATE实现为对malloc()/free()的包装，还添加了一些所有Fortran 90数组固有的簿记。通常最好预分配足够大的临时数组，并在紧密循环中使用它，而不是不断地分配和释放内存。这还保持堆不会碎片化，这可能会导致稍后发生分配问题(非常罕见的情况，但在32位代码中发生的可能性更大)。

- Hristo Iliev

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因为32位代码只能访问2 GiB的用户虚拟地址空间（或在OS X上为4 GiB），这些空间被堆、栈和内存映射文件共享，而且如果堆碎片化严重，可能就没有足够大的连续空间来提供更多的大块分配。 - Hristo Iliev