Question

在C / C ++中假设我定义了一个名为point的简单结构，如下所示。

struct test
{
double height;
int    age;
char   gender;
}

对于此结构的特定实例，test A A.height, A.age, A.gender是连续的在记忆中？

更一般地说，对于阵列结构和结构数组，内存中的布局如何？一张照片真的很有帮助。

Answer 1

它们在记忆中不一定是连续的。这是由于struct padding。

但是，在您的特定情况下，它可能非常连续。但是，如果您将订单更改为以下内容：

struct test
{
    char   gender;
    int    age;
    double height;
}

然后他们很可能不会。但是，在您的特定情况下，您仍可能在gender之后进行填充，以将结构重新对齐为8个字节。

SoA（阵列结构）和AoS（结构数组）之间的区别如下：

<强> SoA的：

-----------------------------------------------------------------------------------
| double | double | double | *pad* | int | int | int | *pad* | char | char | char |
-----------------------------------------------------------------------------------

<强> AOS：

-----------------------------------------------------------------------------------
| double | int | char | *pad* | double | int | char | *pad* | double | int | char |
-----------------------------------------------------------------------------------

请注意每个结构中的AoS焊盘。虽然SoA在阵列之间填充。

这些有以下权衡：

AoS 往往对程序员更具可读性，因为每个“对象”都保持在一起。
AoS 可能有更好的缓存局部性。
SoA 可能更有效率，因为将相同数据类型组合在一起有时会暴露矢量化。
在许多情况下， SoA 使用较少的内存，因为填充仅在数组之间而不是在每个结构之间。

Answer 2

单个字段是连续的，因为它们之间不会存储其他变量。它们也保证按您声明的顺序存储。但是编译器可以自由地在各个字段之间插入填充，以便将事物与字边界对齐。以下是：

struct test
{
    double height;
    char   gender;
    int    age;
};

在内存中看起来像这样：

         +7  +6  +5  +4  +3  +2  +1  +0
        +---+---+---+---+---+---+---+---+
0x0000  |            height             |
        +---+---+---+---+---+---+---+---+
0x0008  |      age      |           |gen|
        +---+---+---+---+---+---+---+---+

至于SoA和AoS之间的区别，它们的布局与你想象的完全一样。

Answer 3

除了标准免责声明“这取决于你的平台，编译器，blahblahblah”......是的，height，age和gender在内存中是连续的，没有填充介于两者之间：

height|age|gender

但是，如果您有一个test数组，则每个数组元素在每个gender后面都会有填充，以便下一个元素的height正确对齐。

如果您的目标是使用尽可能少的内存，那么您应该使用“数组结构”，因为它不使用填充。

|height0|height1|...

|age0|age1|...

|gender0|gender1|...

结构内存中的布局。 C / C ++中的数组结构和结构数组

3 个答案: