std :: vector中元素的字節對齊是什么 <char> ？

Question

我希望元素是1字節對齊的，類似地， std::vector<int>是4字節對齊的（或者特定平台上的任何大小的int ）。

有誰知道標准庫容器如何對齊？

Answer 1

在該實現中，容器的元素至少具有它們所需的對齊：如果int在您的實現中是4對齊的，那么vector<int>每個元素都是int ，因此是4對齊的。 我說“if”因為大小和對齊要求之間存在差異 - 只是因為int大小4並不一定意味着它必須是4對齊的，就標准而言。 但是，這很常見，因為int通常是機器的字大小，並且大多數機器都具有字邊界內存訪問的優勢。 因此，即使它不是絕對必要的，也可以對齊int 。 例如，在x86上，您可以執行未對齊的字大小的內存訪問，但它比對齊慢。 在ARM上，不允許使用未對齊的字操作，並且通常會崩潰。

vector保證連續存儲，因此在vector<char>的第一個和第二個元素之間不會有任何“填充”，如果這是你所關心的。 std::vector的具體要求是0 < n < vec.size() ， &vec[n] == &vec[0] + n 。

[編輯：此位現在無關緊要，提問者已消除歧義：無論value_type是什么，容器本身通常都會有指針所需的對齊方式。 這是因為向量本身通常不會包含任何元素，但是會有一個指針指向一些動態分配的內存以及其中的元素。 這不是明確要求的，但它是一個可預測的實現細節。]

C ++中的每個對象都是1對齊的，唯一沒有的是bitfields，而borderline-crazy特殊情況的元素是vector<bool> 。 所以你可以放心，你對std::vector<char>希望是有根據的。 向量及其第一個元素也可能是4對齊的;-)

至於它們如何對齊 - 就像C ++中的任何內容一致。 從堆中分配內存時，需要對任何適合分配的對象進行充分對齊。 當對象放在堆棧上時，編譯器負責設計堆棧布局。 調用約定將指定堆棧指針在函數入口上的對齊，然后編譯器知道它放下的每個對象的大小和對齊要求，因此它知道堆棧是否需要任何填充以使下一個對象進入正確的對齊。

Answer 2

我希望這些元素是1字節對齊的，並且類似於std :: vector是4字節對齊的（或者任何大小的int恰好在特定平台上）。

簡單地說， std::vector是C數組的包裝器。 向量的元素對齊就好像它們在數組中一樣：元素保證占用連續的內存塊而沒有任何添加的間隙/ etc，因此std::vector<N> v可以使用&v[0]作為C數組訪問&v[0] 。 （為什么vector有時會在添加元素時重新分配存儲空間。）

有誰知道標准庫容器如何對齊？

元素的對齊是特定於平台的，但通常對齊一個簡單的變量，使其地址可以被其大小（自然對齊）整除。 結構/等在它們包含的最大數據類型上填充（末端的空填充空間），以確保如果將結構放入數組中，則所有字段將保持其自然對齊。

對於其他容器（如std::list或std::map ），通過模板機制使用數據成為內部結構的一部分，結構由operator new分配。 new保證（自定義實現也必須遵守規則;繼承自malloc() ）以返回在最大可用原始數據類型（*）上對齊的內存塊。 這是為了確保無論內存塊中的哪個結構或變量都是位置，它將以對齊的方式訪問。 與std::vector不同，顯然，大多數其他STL容器的元素不能保證在同一個連續內存塊中：它們是逐個new編輯的，而不是new[] 。

（*）根據C ++標准，“new-expression（expr.new）調用的分配函數（basic.stc.dynamic.allocation）分配大小的存儲字節，適當地對齊以表示該大小的任何對象。” 與一個malloc()通常相比，這是一個更軟的要求，根據POSIX：“如果分配成功，返回的指針應該適當地對齊，以便它可以被分配給指向任何類型對象的指針[...]” 。 C ++需求在某種程度上重新滿足了自然對齊要求：動態分配的char將按char需要對齊，但不能更多。

Answer 3

你的意思是矢量成員，還是矢量結構本身？ 保證成員在內存中是連續的，但結構對齊依賴於平台/編譯器。 在Windows上，這可以在編譯時設置，也可以使用#pragma pack()覆蓋。

其他容器的答案可能與vector不同，所以我會詢問有關你關注的容器的具體問題。

Answer 4

整個容器的對齊取決於實現。 它通常至少是sizeof（void *），取決於平台，為4或8個字節，但可能更大。

Answer 5

如果需要特殊（保證）對齊，請使用普通數組或使用以下方法編寫/調整某些通用數組類：

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