提问人：Thibault de Villèle 提问时间：11/29/2019 最后编辑：Thibault de Villèle 更新时间：11/29/2019 访问量：140
默认情况下，结构体内存的结构体在 C++ 中是如何排列的？
How is a struct of struct's memory arranged by default in C++?
问：
如果我想在 C++ 中定义一个类，例如用于 OpenGL 渲染，我喜欢这样做的方式，而且似乎也是最方便的，是首先定义一个类：MatrixVector
class vec3 {
double x;
double y;
double z;
[ ... ]
}
class vec4 {
double x;
double y;
double z;
double w;
[ ... ]
}
现在，据我了解，当我创建一个 vec{3|4}（右???）时，的值应该在内存中是连续的。x, y, z{, w}
如果我这样创建我的矩阵：
class mat3 {
vec3 _m[3];
[ ... ]
}
class mat4 {
vec4 _m[4];
[ ... ]
}
矩阵类中每个向量的值在内存中总是彼此相邻吗？如果我将第一个元素的地址交给 OpenGL，它读取内存中接下来的 16 个值（对于 4x4 矩阵），它会按顺序读取矩阵的 16 个值，还是来自程序中其他地方的其他信息会妨碍？x, y, z{, w}
编辑（2019 年 11 月 29 日）：更正了错别字
答：
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eerorika
11/29/2019
#1
矩阵类中每个向量的 x、y、z{、w} 的值在内存中是否总是彼此相邻？
语言可能无法保证如此，但在实践中可能是连续的。
它会读取矩阵的 16 个值吗？
在 C++ 中未定义对成员进行索引的行为。API 可能是用 C 语言编写的，它可能有不同的规则。
有一个数据结构可以迭代，并保证有 16 个相邻元素：16 个双精度数组。
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MSalters
11/29/2019
C 的规则几乎相同。
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MSalters
11/29/2019
#2
稳健的解决方案是从 .对于编译器来说，它只是表示 的偏移量的一种方式，而您希望它为 1。你可以通过写作来实现同样的目标double[16]&vec3::yy
struct vec3 {
double* base;
double& x() { return *base; }
double& y() { return *(base+1); }
double& z() { return *(base+2); }
};
struct mat3 {
double values[9];
vec3 operator[](size_t s) { return vec3{values+3*s}; }
};
它都是内联的，因此编译器仍然可以静态计算偏移量。使用 时，不会在运行时调用函数。y()
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gman
12/1/2019
除了在调试版本和调试时，这可能真的很烦人。
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Max Langhof
11/29/2019
#3
该标准允许任意填充，因此从技术上讲，成员在内存中是否连续是实现定义的。不过，我不知道有任何实现会为您的情况做一些意想不到的事情，所以您只需添加一个 .static_assert(sizeof(vec3) == 3 * sizeof(double));
同样，在代码中访问一堆成员，就好像它们是一个数组一样（即通过指针算术）是标准未定义的行为，因为那里没有实际的数组对象。现在，如果你给 OpenGL 这个在正确位置有值的东西，应该没有问题（因为你的编译器大概不会接触 OpenGL 代码，而 OpenGL 只关心字节是否是它们应该的样子）。struct
但请注意，对于我要说的课程范围来说，这只是“好的”。对于实际的生产代码，这些假设太脆弱，应该首选更健壮（但可能不太方便）的方法。
评论
OpenGL Mathematics (GLM)struct vec3 { float xyz[3]; constexpr vec(float x, float y, float x) : xyz( {x,y,z} ) noexcept {} float x() const noexcept { return xyz[0];} ... }static_assert(sizeof(vec3) == 3 * sizeof(double));