对象数据成员的C ++连续内存访问

Question

我很好奇内存模型如何用于C ++类。 具体来说，是否可以保证对象的数据成员是连续分配的。 例如，如果我有以下代码：

class Particle {
public:
  Particle(double ix, double iy, double ivx, double ivy);
  // Omitted for brevity

private:
  double x;
  double y;
  double vx;
  double vy;
};

当我初始化一个对象时，数据成员将在内存中是连续的还是我更好（为了提高性能）执行以下操作：

class Particle {
public:
  Particle(double ix, double iy, double ivx, double ivy);
  // Omitted for brevity

private:
  std::array<double, 4> params
};

我来自Fortran和C编程领域，并且习惯于使用数组进行快速顺序内存访问，因此我很好奇当所有数据成员在任何调用上连续使用时，上述语义之一是否适合快速访问。

Answer 1

• 该标准保证它们在内存中将按照该顺序排列
  （如果您选择了他们的地址，他们将会增加）。

• 不保证它们将在连续的内存中； 但是，如果那是最理想的布局，那么它们可能会是。 允许编译器在成员之间添加填充（通常这样做是为了提高访问效率（牺牲速度的空间））。 如果所有成员的大小相同，这是不可能的。

注意：在它们之间引入public / private / protected会使事情变得复杂，并且可能会更改顺序。

您是否最好使用数组？

那要看。 您通常会通过索引还是通过名称访问它们？ 我会说，您拥有的第一个版本中有99％的时间更好，但是我可以想象用例中std::array<>可能有用（通过索引访问成员）。

在评论中建议使用std::vector<> 。 这是正确的，并且标准保证成员位于相邻位置，但它们可能不在对象本地（在std::array<>它们对于对象本地）。

Answer 2

是的，可以保证顺序与[class.mem] .19中的声明相同

分配具有相同访问控制的（非联盟）类的非静态数据成员，以便以后的成员在类对象中具有更高的地址 。 未指定具有不同访问控制的非静态数据成员的分配顺序。 实施一致性要求可能会导致两个相邻成员不能彼此立即分配； 管理虚拟功能和虚拟基类的空间要求也可能如此。

Answer 3

[元答案]

我的生活更好吗？

为什么连续分配数据成员必然会提高性能？ 实际上，因为类似double类的东西需要适当对齐，所以通常情况恰恰相反（这就是编译器并不总是这样做的原因）。