Q：數組結構 (SoA) 和結構數組 (AoS) 之間的記憶體分配有何不同，涉及哪些權衡？

結構體和陣列的資料佈局

結構體成員的記憶體分配：連續性和填充

結構體成員的記憶體分配：連續性和填充

在C/C中，結構體定義了一種複合資料類型，其中可能包含不同資料類型的各種成員變數。這些成員是否連續儲存在記憶體中取決於多個因素，包括特定的編譯器、系統架構和結構體定義。

<code class="cpp">struct test {
   double height;
   int    age;
   char   gender;
}</code>

在名為「test」的自訂範例結構體中：

對於此結構的實例（例如「測試A」），其成員在記憶體中的位置由編譯器確定。在某些情況下，成員可能會按順序存儲，從而導致連續性。但是，由於一種稱為「填充」的技術，編譯器可能會出於對齊或效能原因優化資料結構。

<code class="cpp">struct test {
    char   gender;
    int    age;
    double height;
}</code>

填充會在結構成員之間添加額外的位元組以確保正確對齊，這可能會影響連續性。如果「test」結構中成員的順序發生更改，例如：

編譯器可能會在「gender」後面引入填充，以使結構與特定邊界對齊。

數組結構和結構數組之間的區別

數組結構（SoA）和結構數組（AoS）之間資料儲存在記憶體中的方式不同。

陣列結構 (SoA)：

<code class="cpp">struct person {
    double height;
    int    age;
    char   gender;
};

double heights[] = {5.6, 5.8, ...};
int ages[] = {22, 25, ...};
char genders[] = {'F', 'M', ...};</code>

在 SoA 中，結構的每個成員都有單獨的陣列。例如，考慮一個包含身高、年齡和性別成員的結構：

結構數組(AoS)：

<code class="cpp">struct person {
    double height;
    int    age;
    char   gender;
} people[] = {{5.6, 22, 'F'}, {5.8, 25, 'M'}, ...};</code>

在AoS 中，有一個數組結構體實例，每個實例包含其所有成員。

記憶體版面：

-----------------------------------------------------------------------------------
| double | double | double | *pad* | int | int | int | *pad* | char | char | char |
-----------------------------------------------------------------------------------

SoA：

-----------------------------------------------------------------------------------
| double | int | char | *pad* | double | int | char | *pad* | double | int | char |
-----------------------------------------------------------------------------------

Ao> 🎜>

SoA 在數組之間有填充，而AoS 在每個結構內有填充。

• 權衡：
• 可讀性：
AoS 讓每個「物件」在其成員分組時更具可讀性。
• 快取局部性：
AoS 可能有更好的效能如果一起存取成員，則快取局部性。
• 效率：
如果暴露向量化機會，SoA 會更有效率。

記憶體使用情況： SoA 一般由於填充減少，需要較少的記憶體。

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