如何解决C ++大双端队列-程序需要很长时间才能退出？
请考虑以下C ++程序：
#include <deque>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
deque<double> d(30000000);
cout << "Done\n";
}
第一行中的内存分配只需要一秒钟，但是在打印Done之后，需要33秒（！）才能返回到终端。将元素数量减少到2000万可以将时间减少到22秒，因此很明显，元素数量是线性的。
我正在Windows 10上进行编译，GCC 10.2.0和Visual Studio 2019都发生了同样的事情。
这是怎么回事？我是否以一种不应该使用的方式使用deque？
编辑：
#include <deque>
#include <iostream>
using namespace std;
void test_deque()
{
deque<double> d(30000000);
cout << "Function done\n";
}
int main()
{
test_deque();
cout << "Main done\n";
}
现在它打印Function done，然后有33秒的延迟。因此，我认为这与在函数退出时执行的析构函数有关。但是为什么破坏240 MB的内存需要这么长时间？
编辑2：在Ubuntu上使用GCC进行了尝试（第二个版本），只需一秒钟的时间即可运行！与某些在线C ++编译器相同。这是Windows特有的问题吗？
编辑3：使用vector只需花费一秒钟的时间。但是，使用list（和forward_list）时，我会得到类似的极长延迟。
编辑4：在发布（而不是调试）配置中使用MSVC进行编译也只需一秒钟的时间。我不确定GCC相当于什么，但是使用-O3（最大优化），执行时间仍为33秒。
解决方法
根本上，答案不是很有趣。您的程序是无操作的，因此编译器可以优化双端队列的构造。但这不是必须的。
但是首先，合法的理智实施可以执行以下任何操作：
-
对30000000个float元素进行分配，仅此而已。分配器可以：
- 以最懒惰的方式进行分配，基本上只做一些记账工作。
- 在内存中过度分配和分页，导致每页面大小操作30000000。
- 零初始化或模式初始化（例如
0xdeadbeef）可帮助检测未初始化的内存使用情况，从而导致30000000次写入。
-
分配（包括上面的内容）并对内存进行零初始化或模式初始化。
-
对所有元素运行某种析构函数（例如，将内存清零）。
-
由于它是内置类型，因此请勿在任何元素上运行析构函数。
现在，以上所有选项都是可能的。并且由于您的程序是无操作的，因此合法的编译器可能会优化这些步骤中的任何步骤或没有步骤。您的系统分配器的功能可能有所不同，支持延迟分配，过量使用，自动清零等。因此最终结果是，您可能会根据操作系统，编译器版本，编译器标志，标准库等获得任何行为。 / p>
,在调试模式下真的很慢。
MSDN：
调试器创建的进程（也称为衍生进程）的行为与调试器未创建的进程稍有不同。
调试器创建的进程不使用标准的堆API，而是使用特殊的调试堆。您可以通过使用_NO_DEBUG_HEAP环境变量来强制生成的进程使用标准堆而不是调试堆。
, std::deque以固定大小的块分配数据，该块大小随平台和类型而变化。对于double，可能是4KB。因此，分配30,000,000个双精度数据将占用2.4GB的内存，因此需要进行6,000个分配/取消分配。如果使用std::list，则将是30,000的分配/取消分配，并且要占用几GB的内存，这一切都变得非常缓慢。
根据您的硬件，这甚至可能导致内存碎片问题。而且，如果您不进行优化就运行会更慢。
还有隐私问题。解除分配可能正在清除数据，以确保您的程序不会向外部程序泄漏任何信息。
正如@orlp所提到的那样，因为您的程序是无操作的，所以可以完全优化整个分配/解除分配，这可以解释为什么有时会显着提高速度。
, MSVC具有内置的探查器。我们可以运行它（按Alt-F2键），以查看CPU的大部分时间都花在了分别调用deque::resize()和deque::_Tidy()函数的构造函数和析构函数中。
如果进一步深入研究，我们会发现deque::emplace_back()会产生大量代码
#define _PUSH_BACK_BEGIN \
if ((_Myoff() + _Mysize()) % _DEQUESIZ == 0 && _Mapsize() <= (_Mysize() + _DEQUESIZ) / _DEQUESIZ) { \
_Growmap(1); \
} \
_Myoff() &= _Mapsize() * _DEQUESIZ - 1; \
size_type _Newoff = _Myoff() + _Mysize(); \
size_type _Block = _Getblock(_Newoff); \
if (_Map()[_Block] == nullptr) { \
_Map()[_Block] = _Getal().allocate(_DEQUESIZ); \
}
#define _PUSH_BACK_END ++_Mysize()
template <class... _Valty>
decltype(auto) emplace_back(_Valty&&... _Val) {
_Orphan_all();
_PUSH_BACK_BEGIN;
_Alty_traits::construct(
_Getal(),_Unfancy(_Map()[_Block] + _Newoff % _DEQUESIZ),_STD forward<_Valty>(_Val)...);
_PUSH_BACK_END;
#if _HAS_CXX17
return back();
#endif // _HAS_CXX17
}
反汇编视图：
template <class... _Valty>
decltype(auto) emplace_back(_Valty&&... _Val) {
00007FF674A238E0 mov qword ptr [rsp+8],rcx
00007FF674A238E5 push rbp
00007FF674A238E6 push rdi
00007FF674A238E7 sub rsp,138h
00007FF674A238EE lea rbp,[rsp+20h]
00007FF674A238F3 mov rdi,rsp
00007FF674A238F6 mov ecx,4Eh
00007FF674A238FB mov eax,0CCCCCCCCh
00007FF674A23900 rep stos dword ptr [rdi]
00007FF674A23902 mov rcx,qword ptr [rsp+158h]
00007FF674A2390A lea rcx,[__0657B1E2_deque (07FF674A3E02Fh)]
00007FF674A23911 call __CheckForDebuggerJustMyCode (07FF674A21159h)
_Orphan_all();
00007FF674A23916 mov rcx,qword ptr [this]
00007FF674A2391D call std::deque<double,std::allocator<double> >::_Orphan_all (07FF674A217FDh)
_PUSH_BACK_BEGIN;
00007FF674A23922 mov rcx,qword ptr [this]
00007FF674A23929 call std::deque<double,std::allocator<double> >::_Myoff (07FF674A2139Dh)
00007FF674A2392E mov qword ptr [rbp+0F8h],rax
00007FF674A23935 mov rcx,qword ptr [this]
00007FF674A2393C call std::deque<double,std::allocator<double> >::_Mysize (07FF674A211B8h)
00007FF674A23941 mov rcx,qword ptr [rbp+0F8h]
00007FF674A23948 mov rcx,qword ptr [rcx]
00007FF674A2394B add rcx,qword ptr [rax]
00007FF674A2394E mov rax,rcx
00007FF674A23951 xor edx,edx
00007FF674A23953 mov ecx,2
00007FF674A23958 div rax,rcx
00007FF674A2395B mov rax,rdx
00007FF674A2395E test rax,rax
00007FF674A23961 jne std::deque<double,std::allocator<double> >::emplace_back<>+0D0h (07FF674A239B0h)
00007FF674A23963 mov rcx,qword ptr [this]
00007FF674A2396A call std::deque<double,std::allocator<double> >::_Mapsize (07FF674A214BFh)
00007FF674A2396F mov qword ptr [rbp+0F8h],rax
00007FF674A23976 mov rcx,qword ptr [this]
00007FF674A2397D call std::deque<double,std::allocator<double> >::_Mysize (07FF674A211B8h)
00007FF674A23982 mov rax,qword ptr [rax]
00007FF674A23985 add rax,2
00007FF674A23989 xor edx,edx
00007FF674A2398B mov ecx,2
00007FF674A23990 div rax,rcx
00007FF674A23993 mov rcx,qword ptr [rbp+0F8h]
00007FF674A2399A cmp qword ptr [rcx],rax
00007FF674A2399D ja std::deque<double,std::allocator<double> >::emplace_back<>+0D0h (07FF674A239B0h)
00007FF674A2399F mov edx,1
00007FF674A239A4 mov rcx,qword ptr [this]
00007FF674A239AB call std::deque<double,std::allocator<double> >::_Growmap (07FF674A21640h)
00007FF674A239B0 mov rcx,qword ptr [this]
00007FF674A239B7 call std::deque<double,std::allocator<double> >::_Mapsize (07FF674A214BFh)
00007FF674A239BC mov rax,qword ptr [rax]
00007FF674A239BF lea rax,[rax+rax-1]
00007FF674A239C4 mov qword ptr [rbp+0F8h],rax
00007FF674A239CB mov rcx,qword ptr [this]
00007FF674A239D2 call std::deque<double,std::allocator<double> >::_Myoff (07FF674A2139Dh)
00007FF674A239D7 mov qword ptr [rbp+100h],rax
00007FF674A239DE mov rax,qword ptr [rbp+100h]
00007FF674A239E5 mov rax,qword ptr [rax]
00007FF674A239E8 mov qword ptr [rbp+108h],rax
00007FF674A239EF mov rax,qword ptr [rbp+0F8h]
00007FF674A239F6 mov rcx,qword ptr [rbp+108h]
00007FF674A239FD and rcx,rax
00007FF674A23A00 mov rax,rcx
00007FF674A23A03 mov rcx,qword ptr [rbp+100h]
00007FF674A23A0A mov qword ptr [rcx],rax
00007FF674A23A0D mov rcx,qword ptr [this]
00007FF674A23A14 call std::deque<double,std::allocator<double> >::_Myoff (07FF674A2139Dh)
00007FF674A23A19 mov qword ptr [rbp+0F8h],rax
00007FF674A23A20 mov rcx,qword ptr [this]
00007FF674A23A27 call std::deque<double,std::allocator<double> >::_Mysize (07FF674A211B8h)
00007FF674A23A2C mov rcx,qword ptr [rbp+0F8h]
00007FF674A23A33 mov rcx,qword ptr [rcx]
00007FF674A23A36 add rcx,qword ptr [rax]
00007FF674A23A39 mov rax,rcx
00007FF674A23A3C mov qword ptr [_Newoff],rax
00007FF674A23A40 mov rdx,qword ptr [_Newoff]
00007FF674A23A44 mov rcx,qword ptr [this]
00007FF674A23A4B call std::deque<double,std::allocator<double> >::_Getblock (07FF674A21334h)
00007FF674A23A50 mov qword ptr [_Block],rax
00007FF674A23A54 mov rcx,qword ptr [this]
00007FF674A23A5B call std::deque<double,std::allocator<double> >::_Map (07FF674A21753h)
00007FF674A23A60 mov rax,qword ptr [rax]
00007FF674A23A63 mov rcx,qword ptr [_Block]
00007FF674A23A67 cmp qword ptr [rax+rcx*8],0
00007FF674A23A6C jne std::deque<double,std::allocator<double> >::emplace_back<>+1D7h (07FF674A23AB7h)
00007FF674A23A6E mov rcx,qword ptr [this]
00007FF674A23A75 call std::deque<double,std::allocator<double> >::_Getal (07FF674A216CCh)
00007FF674A23A7A mov qword ptr [rbp+0F8h],rax
00007FF674A23A81 mov edx,2
00007FF674A23A86 mov rcx,qword ptr [rbp+0F8h]
00007FF674A23A8D call std::allocator<double>::allocate (07FF674A216C7h)
00007FF674A23A92 mov qword ptr [rbp+100h],rax
00007FF674A23A99 mov rcx,qword ptr [this]
00007FF674A23AA0 call std::deque<double,std::allocator<double> >::_Map (07FF674A21753h)
00007FF674A23AA5 mov rax,qword ptr [rax]
00007FF674A23AA8 mov rcx,qword ptr [_Block]
00007FF674A23AAC mov rdx,qword ptr [rbp+100h]
00007FF674A23AB3 mov qword ptr [rax+rcx*8],rdx
_Alty_traits::construct(
00007FF674A23AB7 mov rcx,qword ptr [this]
00007FF674A23ABE call std::deque<double,std::allocator<double> >::_Map (07FF674A21753h)
00007FF674A23AC3 mov rax,qword ptr [rax]
00007FF674A23AC6 mov qword ptr [rbp+0F8h],rax
00007FF674A23ACD xor edx,edx
00007FF674A23ACF mov rax,qword ptr [_Newoff]
00007FF674A23AD3 mov ecx,2
00007FF674A23AD8 div rax,rcx
00007FF674A23ADB mov rax,rdx
00007FF674A23ADE mov rcx,qword ptr [_Block]
00007FF674A23AE2 mov rdx,qword ptr [rbp+0F8h]
00007FF674A23AE9 mov rcx,qword ptr [rdx+rcx*8]
00007FF674A23AED lea rax,[rcx+rax*8]
00007FF674A23AF1 mov rcx,rax
00007FF674A23AF4 call std::_Unfancy<double> (07FF674A214A6h)
00007FF674A23AF9 mov qword ptr [rbp+100h],rax
00007FF674A23B00 mov rcx,qword ptr [this]
00007FF674A23B07 call std::deque<double,std::allocator<double> >::_Getal (07FF674A216CCh)
00007FF674A23B0C mov qword ptr [rbp+108h],rax
00007FF674A23B13 mov rdx,qword ptr [rbp+100h]
00007FF674A23B1A mov rcx,qword ptr [rbp+108h]
00007FF674A23B21 call std::_Default_allocator_traits<std::allocator<double> >::construct<double> (07FF674A211E5h)
_Getal(),_STD forward<_Valty>(_Val)...);
_PUSH_BACK_END;
00007FF674A23B26 mov rcx,qword ptr [this]
00007FF674A23B2D call std::deque<double,std::allocator<double> >::_Mysize (07FF674A211B8h)
00007FF674A23B32 mov qword ptr [rbp+0F8h],rax
00007FF674A23B39 mov rax,qword ptr [rbp+0F8h]
00007FF674A23B40 mov rax,qword ptr [rax]
00007FF674A23B43 inc rax
00007FF674A23B46 mov rcx,qword ptr [rbp+0F8h]
00007FF674A23B4D mov qword ptr [rcx],rax
#if _HAS_CXX17
return back();
00007FF674A23B50 mov rcx,qword ptr [this]
00007FF674A23B57 call std::deque<double,std::allocator<double> >::back (07FF674A2127Bh)
#endif // _HAS_CXX17
}
00007FF674A23B5C lea rsp,[rbp+118h]
00007FF674A23B63 pop rdi
00007FF674A23B64 pop rbp
00007FF674A23B65 ret
显然std::deque不会预分配元素，而是使用循环将它们一个一个地添加。所以难怪它很慢。
您可以通过启用一些优化（例如/Ob1）和减少运行时检查（例如删除/RTC1）来加快Debug的构建速度。
但是实际上，std::deque从性能的角度来看只是一个可怕的结构（微小矢量的矢量-根本不支持缓存）。
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