Swift 结构外部填充

Question

所以我在 swift 中有以下结构

typealias float = Float32
typealias Point = float2
typealias Int = UInt32

//This is a struct that is meant to be the elements in an array that is immensly acessable to c
//CAREFUL this is LIKELY mirrored in a different thing
public struct Info {
    var position:Point = Point(x: 0, y: 0)
    var strength:float = 1
    var altitude:float = 3.141592 / 2.0
    var azmuth:Point = Point(x: 0, y: 0)
    var state:Int = 0
}

此结构存储在一个数组中，该数组由 Array(repeating: ...

每一帧我都将指向该数组的指针传递到我的 C++ 代码中，在这里我有一个镜像结构

struct Info {
    float positionX;
    float positionY;
    float strength;
    float altitude;
    float azmuthX;
    float azmuthY;
    int state;
    float pad; //WHy???
}; 

现在注意它在那里的额外 float “pad”，因为当我去读取第一个元素以外的元素时，在结构声明中没有它，数据被一个 float 的大小偏移(事情会移动一个字段结束)。

为什么 c++ 结构上的填充字段是必需的？ Swift 中额外的 float 或额外填充的原因是什么？

Answer 1

float2是 C 类型的 Swift 映射 simd_float2 , 这是在 <simd/vector_types.h 中定义作为

/*! @abstract A vector of two 32-bit floating-point numbers.
 *  @description In C++ and Metal, this type is also available as
 *  simd::float2. The alignment of this type is greater than the alignment
 *  of float; if you need to operate on data buffers that may not be
 *  suitably aligned, you should access them using simd_packed_float2
 *  instead.                                                                  */
typedef __attribute__((__ext_vector_type__(2))) float simd_float2;

重点是

The alignment of this type is greater than the alignment of float

你可以用

验证

print(MemoryLayout<float>.alignment)  // 4
print(MemoryLayout<float2>.alignment) // 8

这会导致 Swift 类型的对齐 Info到 8，及其步幅(即偏移量连续 Info 之间的字节数存储在数组中的元素)为 32。

print(MemoryLayout<Info>.alignment) // 8
print(MemoryLayout<Info>.stride)    // 32

另一方面，C 类型 struct Info只有float和 int成员，它们都具有 4 个字节的对齐方式。没有决赛 float pad;成员，数组中这种类型的连续元素之间的偏移量是 28 字节，而不是 32。

这解释了差异。你实际上应该做的是定义仅 C 中的类型，并将该定义导入 Swift 中。这是保证保留内存布局的唯一方法，正如 Apple 的 Joe Groff 所写 Mapping C semantics to Swift :

If you depend on a specific layout, you should define the struct in C and import it into Swift for now.