對象數據成員的C ++連續內存訪問

Question

我很好奇內存模型如何用於C ++類。 具體來說，是否可以保證對象的數據成員是連續分配的。 例如，如果我有以下代碼：

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

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

當我初始化一個對象時，數據成員將在內存中是連續的還是我更好（為了提高性能）執行以下操作：

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

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

我來自Fortran和C編程領域，並且習慣於使用數組進行快速順序內存訪問，因此我很好奇當所有數據成員在任何調用上連續使用時，上述語義之一是否適合快速訪問。

Answer 1

• 該標准保證它們在內存中將按照該順序排列
  （如果您選擇了他們的地址，他們將會增加）。

• 不保證它們將在連續的內存中； 但是，如果那是最理想的布局，那么它們可能會是。 允許編譯器在成員之間添加填充（通常這樣做是為了提高訪問效率（犧牲速度的空間））。 如果所有成員的大小相同，這是不可能的。

注意：在它們之間引入public / private / protected會使事情變得復雜，並且可能會更改順序。

您是否最好使用數組？

那要看。 您通常會通過索引還是通過名稱訪問它們？ 我會說，您擁有的第一個版本中有99％的時間更好，但是我可以想象用例中std::array<>可能有用（通過索引訪問成員）。

在評論中建議使用std::vector<> 。 這是正確的，並且標准保證成員位於相鄰位置，但它們可能不在對象本地（在std::array<>它們對於對象本地）。

Answer 2

是的，可以保證順序與[class.mem] .19中的聲明相同

分配具有相同訪問控制的（非聯盟）類的非靜態數據成員，以便以后的成員在類對象中具有更高的地址 。 未指定具有不同訪問控制的非靜態數據成員的分配順序。 實施一致性要求可能會導致兩個相鄰成員不能彼此立即分配； 管理虛擬功能和虛擬基類的空間要求也可能如此。

Answer 3

[元答案]

我的生活更好嗎？

為什么連續分配數據成員必然會提高性能？ 實際上，因為類似double類的東西需要適當對齊，所以通常情況恰恰相反（這就是編譯器並不總是這樣做的原因）。