std :: vector中元素的字节对齐是什么 <char> ？

Question

我希望元素是1字节对齐的，类似地， std::vector<int>是4字节对齐的（或者特定平台上的任何大小的int ）。

有谁知道标准库容器如何对齐？

Answer 1

在该实现中，容器的元素至少具有它们所需的对齐：如果int在您的实现中是4对齐的，那么vector<int>每个元素都是int ，因此是4对齐的。 我说“if”因为大小和对齐要求之间存在差异 - 只是因为int大小4并不一定意味着它必须是4对齐的，就标准而言。 但是，这很常见，因为int通常是机器的字大小，并且大多数机器都具有字边界内存访问的优势。 因此，即使它不是绝对必要的，也可以对齐int 。 例如，在x86上，您可以执行未对齐的字大小的内存访问，但它比对齐慢。 在ARM上，不允许使用未对齐的字操作，并且通常会崩溃。

vector保证连续存储，因此在vector<char>的第一个和第二个元素之间不会有任何“填充”，如果这是你所关心的。 std::vector的具体要求是0 < n < vec.size() ， &vec[n] == &vec[0] + n 。

[编辑：此位现在无关紧要，提问者已消除歧义：无论value_type是什么，容器本身通常都会有指针所需的对齐方式。 这是因为向量本身通常不会包含任何元素，但是会有一个指针指向一些动态分配的内存以及其中的元素。 这不是明确要求的，但它是一个可预测的实现细节。]

C ++中的每个对象都是1对齐的，唯一没有的是bitfields，而borderline-crazy特殊情况的元素是vector<bool> 。 所以你可以放心，你对std::vector<char>希望是有根据的。 向量及其第一个元素也可能是4对齐的;-)

至于它们如何对齐 - 就像C ++中的任何内容一致。 从堆中分配内存时，需要对任何适合分配的对象进行充分对齐。 当对象放在堆栈上时，编译器负责设计堆栈布局。 调用约定将指定堆栈指针在函数入口上的对齐，然后编译器知道它放下的每个对象的大小和对齐要求，因此它知道堆栈是否需要任何填充以使下一个对象进入正确的对齐。

Answer 2

我希望这些元素是1字节对齐的，并且类似于std :: vector是4字节对齐的（或者任何大小的int恰好在特定平台上）。

简单地说， std::vector是C数组的包装器。 向量的元素对齐就好像它们在数组中一样：元素保证占用连续的内存块而没有任何添加的间隙/ etc，因此std::vector<N> v可以使用&v[0]作为C数组访问&v[0] 。 （为什么vector有时会在添加元素时重新分配存储空间。）

有谁知道标准库容器如何对齐？

元素的对齐是特定于平台的，但通常对齐一个简单的变量，使其地址可以被其大小（自然对齐）整除。 结构/等在它们包含的最大数据类型上填充（末端的空填充空间），以确保如果将结构放入数组中，则所有字段将保持其自然对齐。

对于其他容器（如std::list或std::map ），通过模板机制使用数据成为内部结构的一部分，结构由operator new分配。 new保证（自定义实现也必须遵守规则;继承自malloc() ）以返回在最大可用原始数据类型（*）上对齐的内存块。 这是为了确保无论内存块中的哪个结构或变量都是位置，它将以对齐的方式访问。 与std::vector不同，显然，大多数其他STL容器的元素不能保证在同一个连续内存块中：它们是逐个new编辑的，而不是new[] 。

（*）根据C ++标准，“new-expression（expr.new）调用的分配函数（basic.stc.dynamic.allocation）分配大小的存储字节，适当地对齐以表示该大小的任何对象。” 与一个malloc()通常相比，这是一个更软的要求，根据POSIX：“如果分配成功，返回的指针应该适当地对齐，以便它可以被分配给指向任何类型对象的指针[...]” 。 C ++需求在某种程度上重新满足了自然对齐要求：动态分配的char将按char需要对齐，但不能更多。

Answer 3

你的意思是矢量成员，还是矢量结构本身？ 保证成员在内存中是连续的，但结构对齐依赖于平台/编译器。 在Windows上，这可以在编译时设置，也可以使用#pragma pack()覆盖。

其他容器的答案可能与vector不同，所以我会询问有关你关注的容器的具体问题。

Answer 4

整个容器的对齐取决于实现。 它通常至少是sizeof（void *），取决于平台，为4或8个字节，但可能更大。

Answer 5

如果需要特殊（保证）对齐，请使用普通数组或使用以下方法编写/调整某些通用数组类：

// allocation
char* pointer = _mm_malloc(size, alignment);
// deallocation
_mm_free(pointer);