C/C 结构布局如何影响性能和内存效率？

C/C 中的内存分配和结构布局

在 C/C 中定义结构体时，例如“test”结构体：

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

不保证成员（A.height、A.age、A.gender）将连续存储在内存中。这是由于称为结构填充的概念。

但是，在某些情况下，成员可能会连续存储。例如，如果结构体定义为：

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

成员更有可能是连续的。然而，即使在这种情况下，也可能在“性别”成员之后添加填充，以使结构与特定边界对齐。

数组结构和结构数组的内存布局

涉及结构体和数组的常见数据结构有两种：数组结构（SoA）和结构数组（AoS）。

SoA（数组结构）：

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

在 SoA 中，结构体的成员存储在连续的数组中。这对于遍历所有结构中的特定成员的操作来说会更有效。

AoS（结构数组）:

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

在 AoS 中，每个结构存储为连续的内存块。这更有利于一起访问单个结构体的所有成员。

SoA 和 AoS 之间的权衡：

• AoS：可能会更好的可读性更好的缓存局部性
• SoA：矢量化潜力，减少内存使用

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