包含特征向量的 class 的奇怪大小

Question

包含两个特征向量的 C++ class 的大小很奇怪。我在这里有我的问题的 MWE：

#include <iostream>
#include "Eigen/Core"

class test0 {
  Eigen::Matrix<double,4,1> R;
  Eigen::Matrix<double,4,1> T;
};

class test1 {
  Eigen::Matrix<double,4,1> R;
  Eigen::Matrix<double,3,1> T;
};

class test2 {
  Eigen::Matrix<double,4,1> R;
  Eigen::Matrix<double,2,1> T;
};

class test3 {
  Eigen::Matrix<double,7,1> T;
};

class test4 {
  Eigen::Matrix<double,3,1> T;
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    std::cout << sizeof(test0) << ", " << sizeof(test1) << ", " << sizeof(test2) << ", " << sizeof(test3) << ", " << sizeof(test4) << std::endl;
    return 0;
}

我在系统（MacBook Pro，Xcode Clang++ 编译器）上得到的输出是：

64, 64, 48, 56, 24

class "test1" 有一些奇怪的额外填充 - 我本以为它的大小为 56。我不明白其中的原因，特别是考虑到 none其他 classes 有任何填充。谁能解释一下，或者这是一个错误？

Answer 1

填充要求不是由语言规定的，它们实际上是由您的处理器架构规定的。您的 class 正在填充，因此它的宽度为 64 字节。您当然可以覆盖它，但这样做是为了让结构整齐地放在内存中，并且可以有效地读取，与缓存行对齐。

在什么情况下填充结构是一个复杂的问题，但一般来说"memory is cheap, cycles are not"。现代计算机有大量内存，并且随着我们接近铜的极限，性能提升变得越来越难，因此通常以牺牲一些性能来换取性能是个好主意。

可以阅读一些额外的资料 here。

跟进评论中的讨论，值得注意的是编译器不是你的上帝。并非每项优化都是好主意，即使对代码进行微不足道的更改也会对某些优化产生巨大影响。如果您不喜欢您的工具链产生的结果并认为您可以做得更好，那就去做吧！采用一些基准，进行更改，然后再次测量。当你做所有这些时，不要花多长时间，然后问问自己——你或你的雇主的时间是否得到了很好的利用？ :)

Answer 2

发生这种情况是因为 Eigen 库的实现方式，与编译器技巧无关。 Eigen::Matrix<double, 4, 1> 的后备存储上有 EIGEN_ALIGN_TO_BOUNDARY(16) 标记，其中有 compiler-specific 定义要求类型在 16 字节边界上对齐。为了确保这一点，编译器必须在结构的末尾添加 8 个字节的填充，否则如果您有一个 test1.[= 数组，第一个矩阵字段将不会在 16 字节边界上对齐。 15=]

Eigen 根本不会尝试对 Eigen::Matrix<double, 7, 1> 的后备存储施加类似的要求。

这发生在 Eigen/src/Core/DenseStorage。

包含特征向量的 class 的奇怪大小

Strange size of class containing Eigen vectors

c++

sizeof

padding

memory-alignment

eigen