OpenCV源码阅读——1.2 Mat的内存管理

1.2 Mat的内存管理

图像数据量大，不妥善管理好内存会产生很大的问题。OpenCV1.X中多采用C的结构，需要用户自己管理内存，在图像不再使用时调用CvRelease。OpenCV2.X中采用C++面向对象的方式，内存可以由自动申请和释放。

 

1.2.1 图像头与图像内容

OpenCV中，图像的头与图像内容是分开的。如下面这段代码：

Mat A = Mat::zeros(800,600, CV_8UC3);Mat B = A;

①Mat::zeros(800,600, CV_8UC3)是一个静态函数，用于返回一个全部是0的矩阵，该函数返回的MatExpr对象将是一个右值（有内存，但没有变量指向它），暂且我们叫他TMP。

②Mat A = TMP，执行这一行代码，需要经历两个阶段：第一阶段，TMP的类型是MatExpr，此处会执行类型转换函数MatExpr:: operator Mat()；第二阶段是Mat A的构造方法，Mat::Mat(constMat& m)，从一个已有的Mat构造新的Mat。该代码完成后，TMP作为右值会被销毁掉。

③Mat B = A 也是执行B的构造方法Mat::Mat(const Mat& m) ，从一个已有的Mat构造新的Mat。

 

TMP、A、B虽然三个Mat（MatExpr）对象，他们分别有自己的头，但他们却只有一个图像内容。图像自己带有一个计数器，当计数器为0时，数据才有可能销毁。

 

1.2.2 内存申请

在【core.hpp第1465行】定义了classCV_EXPORTS MatAllocator，他是个抽象类，供用户自定义申请内存的方法，如果用户没有指定内存申请器，那么Mat会使用默认的申请方法。

Mat::ones和Mat::zeros两个函数的内存申请在MatExpr转换为Mat的函数中，见【mat.hpp第1221行】operatorMat() const函数共有三条语句：

operator Mat() const{   Mat m;   op->assign(*this, m);   return m;}

Op显得非常神秘，他是函数操作抽象类，他的子类在matop.cpp中，此处的op是MatOp_Initializer函数初始化操作，在MatOp_Initializer::assign函数中【matop.cpp第1554行】中调用了Mat::create函数，从而申请了内存。

imread函数则在【loadsave.cpp（sources\modules\highgui\src\loadsave.cpp）第235行】调用了mat::create函数。

顺带一提，OpenCV1.x中CvLoadImage中的内存申请在【array.cp（sources\modules\core\src\array.cpp）第830行】中调用cvAlloc函数。

无论是mat::create函数还是cvAlloc函数，他们都最终指向了同一个函数：【alloc.cp（sources\modules\core\src\alloc.cpp）第62行】fastMalloc函数。

 

tip:在看这一段代码时，看到一个有趣的小函数：

在core.hpp第343行

static inlinesize_t alignSize(size_t sz, int n){    assert((n & (n - 1)) == 0); // n is apower of 2    return (sz + n-1) & -n;}

该函数的作用是求不比sz小的数中能被n整除的最小数。这句话比较拗口，举个例子，sz=23，n=16，那么23、24、25…中第一个16的倍数是32，那么答案就是32。再例如，sz=16，n=8，那么在16、17、18…中第一个8的倍数是16。

如果这个函数让我写的话，会写成下面这个摸样：

static inlinesize_t alignSize(size_t sz, int n){    assert((n & (n - 1)) == 0); // n is apower of 2    return ((sz/n)+(sz%n)>0?1:0)*n;}

源代码中2个取反、2个加法、一个与运算，而我的代码中1个整除、1个取余、一个判断、1个乘法，确实我的代码远不如源代码高效。

解析这个算式：sz + n-1：sz到sz+n-1这n个数中，必有一个数是n的倍数，而这个数就是答案。那么sz + n-1对n整除就可以得到答案。n是2的整数次方（设K次方），-n在二进制上表现就是最后K位是0，其他都是1，如4是2的2次方，那么-4的二进制表达就是(1111 1111 , 1111 1111 , 1111 1111 , 1111 1100)₂，与这个数做与运算，就是整除操作。

 

1.2.3 Mat操作中的内存

Mat在赋值运算，构造方法里，都没有新的内存申请。

只有调用Mat::copyTo函数，才会产生新的数据。

值得注意的是以下两种操作。

1）矩阵运算会产生新的内存。

如

Mat A;Mat B;…//给A、B创建数据Mat C = A + B;

那么A + B是MatExpr。MatExpr转换成Mat往往是产生新的内存的。

2）POI操作是不产生新的内存的

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