fortranのデータについて

Question

前提・実現したいこと

構造体を要素として持つ大規模な配列において、その構造体に所属する配列の動的割付けを行うことで、メモリの使用量を削減しようと試み下に示すテストプログラムを作成しました。

倍精度実数型を要素としてもつ配列の要素数が12、そしてその配列をもつ構造体配列の要素数が1398101なので、if(mod(i,10))なしでは、メモリ使用量は8byte121398101 = 134.217696MBであると予想をたてました。しかし、実際には291MBとなりました。なおallocateする前ではメモリ使用量は405KBとなっていました。この計算と違う結果になった点がまず一つ目の疑問です。

次にallocateする配列を1/10にしたらメモリ使用量は1/10になるのかと思いましたが、実際には結果は1/10ではなくて194MBとなりました。この1/10にならない理由が2つ目の疑問です。

C言語でも同様のプログラムを書いてみたのですが、今度は14MBと非常に少ないという結果になってしまいました。メモリの使用量というのはそもそもこのように概算することはできないものなのでしょうか？

コンパイラはintel fortran 19.1.1.216を用いています。

該当のソースコード

program testff
  type :: Test
    real(8),allocatable :: values(:)
  end type Test

  type(Test),allocatable :: te(:)

  integer :: i
  integer :: nt = 12
  integer :: n = 1398101
  
  allocate(te(n))

  do i = 1, n
　　 !allocate(te(i)%values(nt))
    if(mod(i,10)) then
      allocate(te(i)%values(nt))
      te(i)%values = 0.d0
    end if
  end do

  call sleep(30) ! メモリの使用量を確認するための時間
  
end program

#include <stdio.h>

int main(){
  struct test {
    double *value;
  };

  int n = 1398101; 
  int nt = 12;
  int i,j;
  struct test *te;

  te = malloc(sizeof(struct test) * n);

  for (i=0; i<n; i++){
    te[i].value = malloc(sizeof(double) * nt);
    for (j=0; j<nt; j++){
      te[i].value[j] = 0.0;
    }
  }

  sleep(30);
}

追記(2020.10.1): C言語に関しては最適化によって使用してないメモリは削除されてしまっていたようで、最適化をオフにしたら想定通りの結果を得られました。

Answer 1

Fortram の場合 storage_size 関数が F2008 位から導入されたので、それで個々の変数や派生型のメモリー上のビットサイズを調べられます。

みたところ te は中の real を allocate する前に 500 ビット超の大きさになっています。

多分、派生型やallocatableの付加情報で、派生型の中に allocate する前から大きなサイズになっているのではないかと思います。

Comments

[tsu_uni]

回答いただきありがとうございます。ということはFortranはallocatableなどを含む派生型の配列の要素数を大量にとることは避けた方が良い書き方になるんですね。

[curehoney]

tsu_uni さんの質問にあるように、中身の配列が小さい目の沢山の派生型を確保する場合には、メモリーの無駄が多くなる気がしますね。
Fortran の allocatable は、サイズやランクの付加情報がついており、また自動解放されるのでリークしにくいという特徴（F95以降）もあるので、最終的には損得をはかりにかけてデータ構造をどうとるかバランスをとることになると思います。