C 如何決定類別的大小，為什麼對齊在這個過程中扮演如此重要的角色？

理解 C 中類別大小的決定

C 中類別大小的決定是記憶體管理和最佳化的一個重要面向。在編譯過程中，編譯器必須準確計算每個類別的大小，以分配適當的記憶體量，並確保類別成員的高效存取。

確定類大小的規則

對於普通舊數據(POD) 類，編譯器採用一組規則來確定類大小：

• 類別中的每個成員都有特定的大小和對齊要求。
• 編譯器初始化兩個變數：大小 (S) 為零，對齊方式 (A) 為 1。

• 對於每個類別成員：

  • 檢查成員的對齊要求 (一個）。如果 S 不是 a 的倍數，則將 S 調整為最接近的 a 倍數。這決定了成員在類別中的偏移量。
  • 將 A 設定為目前 A 和 a 的最小公倍數。
  • 將成員的大小加到 S。
• 處理完所有成員後，如有必要，將 S 調整為 A 最接近的倍數（結構的對齊要求）。

S 的最終值表示結構體的大小類別。

對齊注意事項

類別成員的對齊在決定類別大小方面起著重要作用。編譯器確保具有較大對齊要求的成員放置在對齊的記憶體位址處。這使資料存取與硬體的自然邊界保持一致，從而提高效能。

示例：TestClass3

考慮以下TestClass3 聲明：

<code class="cpp">struct TestClass3 {
  char buf[8];
  __m128i vect;
  char buf2[8];
};</code>

應用上述規則：

• buf[ 8] 佔用8 個位元組並按1 個位元組對齊。 S 現在是 8，A 仍然是 1。
• vect 佔用 16 個位元組並以 16 個位元組對齊。 S 調整為 16 進行對齊，然後增加 16 進行存儲，使 S 為 32。 A 變為 16。
• buf2[8] 佔用 8 個位元組，按 1 個位元組對齊。 S增加到24。 A仍然是16。
• 最後，S被調整為A的最接近的倍數（32）。

因此，TestClass3的大小是32位元組，即使它包含與 TestClass1 和 TestClass2 相同的資料成員，其大小均為 16 位元組。

結論

了解類別大小確定中涉及的規則和注意事項C 語言對於優化記憶體使用、確保高效的資料存取以及防止與對齊相關的潛在問題至關重要。

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