C クラスのサイズはどのように決定されますか?また、アライメントはどのような役割を果たしますか?

C におけるクラス サイズの決定について理解する

C クラスのサイズの決定は、メモリ管理とオブジェクトの配置の重要な側面です。

ルールPOD クラス

Plain Old Data (POD) クラスの場合、コンパイラは特定のルールに従ってサイズを計算します。

1. 各メンバーにはサイズ (s) とアライメント要件 (a) があります。 .
2. コンパイラはクラス サイズ (S) を 0 に初期化し、アライメント (A) を 1 に初期化します。

3. 各メンバーについて、そのアライメントを考慮します。

   • S が a で割り切れない場合は、S を a の倍数になるように調整します。
   • A を A と a の最小公倍数 (LCM) に更新します。
   • s バイトを割り当てます

4. すべてのメンバーを処理した後、クラスのアライメントが満たされていることを確認します。

   • S が A で割り切れない場合は、S を調整します。

アライメントに関する考慮事項

アライメント要件により、データ メンバーがそれぞれのサイズに一致するアドレスに配置されることが保証されます。これにより、データの効率的なアクセスと操作が可能になり、一部のハードウェア アーキテクチャのパフォーマンスが向上します。

• char buf[8] のサイズは 8 バイトで、アライメントは 1 です。
• __m128i vect のサイズは 16 バイト、アライメントは 16 です。

例: TestClass3

TestClass3 について考えてみましょう:

<code class="c++">class TestClass3 {
  char buf[8];
  __m128i vect;
  char buf2[8];
};</code>

ルールの適用:

• 初期の S は 0、A は 1 です。
• buf[8] には 8 バイトとアライメント 1 が必要です。S を 8 に調整し、A を維持します。
• vect には 16 バイトとアライメント 16 が必要です。S を 16 に増やし、A を LCM(A, 16) = 16 に設定し、16 バイトを割り当てます。
• buf2[8] には 8 バイトが必要で、アライメント 1. S を 24 に増やし、A を維持します。
• 最終的なクラス アライメントが満たされていないため、S を 32 (A = 16 の倍数) に増やします。

したがって、TestClass3 は次のようになります。サイズは 32 バイトです。

結論

これらのルールとアライメント要件を理解することで、開発者はメモリ使用量を最適化し、C アプリケーションのパフォーマンスを向上させることができます。この知識は、効率的なデータ構造を設計し、メモリを効果的に管理するために不可欠です。

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