Belegen Strukturmitglieder immer zusammenhängenden Speicher? Erkunden von Padding- und Speicherlayouts in C/C

Sind Strukturelementspeicher zusammenhängend? Erkunden von Strukturlayouts

In der C/C-Programmierumgebung wirft die Definition einer Struktur wie im bereitgestellten Beispiel:

<code class="cpp">struct test
{
   double height;
   int    age;
   char   gender;
}</code>

Fragen zur Anordnung ihrer Mitglieder im Speicher auf. Werden die einzelnen Felder einer Strukturinstanz, wie A.height, A.age und A.gender, nebeneinander gespeichert?

Strukturauffüllung und Speicherkontiguität

Leider , ist die Annahme einer zusammenhängenden Speicherzuweisung für Strukturmitglieder aufgrund eines Konzepts namens „Padding“ nicht allgemein gültig. Hierbei handelt es sich um eine Optimierungstechnik, die Datenelemente an bestimmten Grenzen ausrichtet, häufig um die Leistung auf bestimmten Hardwarearchitekturen zu verbessern. Dies kann zu „ungenutzten“ Speicherplätzen zwischen Mitgliedern führen.

Im gegebenen Beispiel belegt double normalerweise acht Bytes, int vier Bytes und char ein Byte. Ohne Auffüllung sollte die Struktur 13 Bytes belegen. Wenn die Hardwarearchitektur jedoch eine Acht-Byte-Ausrichtung erfordert, sind nach char drei Bytes Auffüllung erforderlich, um diese Ausrichtung zu erreichen. Dies bedeutet, dass beim Zugriff auf A.age diese drei Füllbytes übersprungen werden.

Struct of Arrays vs. Array of Structs

Über die Speicherkontiguität innerhalb einer einzelnen Struktur hinaus wird die Die Unterscheidung zwischen einer Structure of Arrays (SoA) und einem Array of Structs (AoS) bietet unterschiedliche Speicherlayouts.

Structure of Arrays (SoA)

In SoA Elemente des gleichen Typs werden zusammenhängend gespeichert. Beispielsweise würden alle Körpergrößen in einem zusammenhängenden Block gespeichert, gefolgt von allen Altersgruppen und dann den Geschlechtern. Dies kann vektorisierte Vorgänge optimieren und die Speichernutzung im Vergleich zu AoS reduzieren.

Array of Structs (AoS)

In AoS wird jede Struktur als zusammenhängender Block gespeichert. Dieser Ansatz kann die Lesbarkeit und die Cache-Lokalität verbessern, da Mitglieder einer bestimmten Struktur gruppiert werden. Dies kann jedoch zu mehr Auffüllung und verringerter Effizienz für Vorgänge an bestimmten Mitgliedstypen führen.

Grafiken und Illustration von Speicherlayouts

[Bild/Diagramm zur Veranschaulichung von SoA und AoS-Speicherlayouts]

Zu berücksichtigende Faktoren

Die Wahl zwischen SoA und AoS hängt von den spezifischen Anforderungen der Anwendung ab. SoA kann für Vorgänge an bestimmten Mitgliedstypen effizienter sein, während AoS die Lesbarkeit und die Cache-Lokalität verbessern kann.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonBelegen Strukturmitglieder immer zusammenhängenden Speicher? Erkunden von Padding- und Speicherlayouts in C/C. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!