c# - 数组或对象的指针/引用句柄会影响其大小吗？

Question

我知道，如果我有一个数组 int A[512]，那么引用 A 可以指向第一个元素。在指针运算中，内存被引用为 A + index。

但如果我没记错的话，指针/引用也会占用一个机器字空间。假设一个int占一个机器字，是不是意味着上面数组的512个整数占了513个字的空间？

C++ 或 C# 中的对象及其数据成员是否相同？

更新:哇，你们真快。澄清一下，我感兴趣的是 C++ 和 C# 在处理此问题的方式上不同，以及我如何调整对象大小以适合缓存行(如果可能)。

更新:我已经意识到指针和数组之间的区别。我知道数组不是指针，我上面引用的指针算法只有在数组转换为指针后才有效。但是，我认为这种区别与整个问题无关。我对数组和其他对象在 C++ 和 C# 中如何存储在内存中很感兴趣。

Answer 1

请注意，当您谈论将数据放入缓存行时，包含引用的变量和它所引用的实际数据不会位于非常接近的位置。该引用最终会在寄存器中结束，但它可能最初作为另一个对象的一部分存储在内存中的其他地方，或者作为堆栈上的局部变量。数组内容本身在被操作时仍然可以适合缓存行，而不管与“对象”相关联的任何其他开销。如果您对这在 C# 中的工作方式感到好奇，Visual Studio 有一个反汇编程序 View ，它显示为您的代码生成的实际 x86 或 x64 程序集。

数组引用在 IL(中间语言)级别具有特殊的内置支持，因此您会发现加载/使用内存的方式与在 C++ 中使用数组基本相同。在幕后，对数组进行索引是完全相同的操作。您将开始注意到差异的地方是，如果您使用“foreach”对数组进行索引，或者当数组是对象类型数组时开始不得不“拆箱”引用。

请注意，当您在方法中本地实例化对象时，C++ 和 C# 之间的内存局部性可能会有所不同。 C++ 允许您在堆栈上实例化数组，这会创建一种特殊情况，其中数组内存实际上存储在靠近“引用”和其他局部变量的位置。在 C# 中，(托管)数组的内容将始终在堆上分配。

另一方面，当提到堆分配的对象时，C# 有时可以比 C++ 具有更好的内存局部性，尤其是对于短期对象。这是由于 GC 按对象的“世代”(它们存活了多长时间)存储对象的方式及其进行的堆压缩。生命周期短的对象会在不断增长的堆上快速分配；收集时，堆也会被压缩，防止“碎片化”，这种“碎片化”会导致未压缩堆中的后续分配分散在内存中。

您可以在 C++ 中使用“对象池”技术(或通过避免频繁使用短生命周期的小对象)获得类似的内存局部性优势，但这需要一些额外的工作和设计。当然，这样做的代价是 GC 必须运行，线程劫持、提升世代、压缩和重新分配引用会在有些不可预测的时间导致可测量的开销。在实践中，开销很少成为问题，尤其是对于 Gen0 集合，它针对频繁分配的短期对象的使用模式进行了高度优化。