C 如何确定类的大小，为什么对齐在这个过程中起着如此重要的作用？

理解 C 中类大小的确定

C 中类大小的确定是内存管理和优化的一个重要方面。在编译过程中，编译器必须准确计算每个类的大小，以分配适当的内存量，并确保类成员的高效访问。

确定类大小的规则

对于普通旧数据 (POD) 类，编译器采用一组规则来确定类大小：

• 类中的每个成员都有特定的大小和对齐要求。
• 编译器初始化两个变量：大小 (S) 为零，对齐方式 (A) 为 1。

• 对于每个类成员：

  • 检查成员的对齐要求 (一个）。如果 S 不是 a 的倍数，则将 S 调整为最接近的 a 倍数。这决定了成员在类中的偏移量。
  • 将 A 设置为当前 A 和 a 的最小公倍数。
  • 将成员的大小添加到 S。
• 处理完所有成员后，如有必要，将 S 调整为 A 最接近的倍数（结构的对齐要求）。

S 的最终值表示结构体的大小类。

对齐注意事项

类成员的对齐在确定类大小方面起着重要作用。编译器确保具有较大对齐要求的成员放置在对齐的内存地址处。这使数据访问与硬件的自然边界保持一致，从而提高性能。

示例：TestClass3

考虑以下 TestClass3 声明：

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

应用上述规则：

• buf[8] 占用 8 个字节并按 1 个字节对齐。 S 现在是 8，A 仍然是 1。
• vect 占用 16 个字节并以 16 个字节对齐。 S 调整为 16 进行对齐，然后增加 16 进行存储，使 S 为 32。A 变为 16。
• buf2[8] 占用 8 个字节，按 1 个字节对齐。 S增加到24。A仍然是16。
• 最后，S被调整为A的最接近的倍数（32）。

因此，TestClass3的大小是32字节，即使它包含与 TestClass1 和 TestClass2 相同的数据成员，其大小均为 16 字节。

结论

了解类大小确定中涉及的规则和注意事项C 语言对于优化内存使用、确保高效的数据访问以及防止与对齐相关的潜在问题至关重要。

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