C/C 結構佈局如何影響效能和記憶體效率？

C/C 中的記憶體分配和結構佈局

在C/C 中定義結構體時，例如「test」結構體：

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

不保證成員（A.height、A.age、A.gender）將連續儲存在記憶體中。這是由於稱為結構填充的概念。

但是，在某些情況下，成員可能會連續儲存。例如，如果結構體定義為：

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

成員更有可能是連續的。然而，即使在這種情況下，也可能在「性別」成員之後添加填充，以使結構與特定邊界對齊。

數組結構和結構數組的記憶體佈局

涉及結構體和數組的常見資料結構有兩種：數組結構（SoA）和結構數組（AoS） 。

SoA（陣列結構）：

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

在 SoA 中，結構體的成員儲存在連續的陣列中。這對於遍歷所有結構中的特定成員的操作會更有效。

AoS（結構數組）:

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

在 AoS 中，每個結構儲存為連續的記憶體區塊。這更有利於一起訪問單一結構體的所有成員。

SoA 和AoS 之間的權衡：

• AoS：可能會更好的可讀性更好的緩存局部性
• SoA：向量化潛力，減少記憶體使用

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