内存分配性能表现
- 结构体大小与对齐：
- 结构体的大小并非简单地是其成员大小之和，而是要考虑内存对齐。例如，在32位系统中，一个包含
char（1字节）、int（4字节）的结构体，由于 int 需要4字节对齐，结构体大小可能是8字节而不是5字节。这可能导致内存浪费，特别是在大量结构体实例化时。
- 频繁创建和销毁结构体变量用于构建复杂数据结构，如链表或树，会不断占用和释放内存。内存分配器可能会出现内存碎片问题，降低内存分配效率。
- 动态内存分配：
- 如果使用
malloc 或 new 动态分配结构体内存，每次分配都有一定的开销，包括查找合适的内存块、更新内存管理数据结构等。对于链表，每添加一个新节点（结构体实例）都要进行动态分配，这在频繁操作时会显著影响性能。
- 对于树结构，节点的插入和删除同样涉及动态内存分配和释放，会导致内存分配性能问题。
访问效率性能表现
- 成员访问：
- 结构体成员访问通常是通过偏移量进行的，在简单结构体中访问效率较高。但对于复杂结构体，如嵌套结构体或包含指针成员的结构体，访问多层嵌套成员可能需要多次内存寻址，降低访问效率。
- 在链表中，遍历节点（结构体）访问成员时，如果结构体布局不合理，每次访问成员可能需要额外的内存跳转，影响遍历速度。
- 在树结构中，导航节点并访问其成员时，不合理的结构体布局同样可能增加访问延迟。
- 缓存命中率：
- 结构体大小和内存布局会影响缓存命中率。如果结构体过大，可能无法完全放入缓存，导致访问结构体成员时频繁出现缓存不命中，从主存读取数据，大大降低访问效率。
- 对于链表，相邻节点在内存中可能不连续，导致缓存预取机制失效，进一步降低缓存命中率。
优化策略
- 内存布局调整：
- 显式指定对齐：在C语言中可以使用
#pragma pack(n) 来指定结构体的对齐方式（n 为对齐字节数），在C++ 中可以使用 __attribute__((aligned(n)))。例如，对于一个包含 char 和 int 的结构体，如果对内存使用比较敏感，可以将其对齐设置为1字节，减少内存浪费：
#pragma pack(1)
struct MyStruct {
char c;
int i;
};
#pragma pack()
- 重新排列成员：按照数据类型大小从大到小排列结构体成员，尽量减少内存空洞。例如，将
int 放在 char 前面：
struct MyStruct {
int i;
char c;
};
- 使用特性修饰：
const 修饰：如果结构体成员在某些情况下不会改变，可以使用 const 修饰。这有助于编译器进行优化，例如进行常量折叠，提高性能。例如：
struct MyStruct {
const int i;
char c;
};
volatile 修饰：当结构体成员可能被异步修改（如硬件寄存器）时，使用 volatile 修饰，防止编译器进行过度优化，确保每次访问都是从内存实际读取。
- 内存池技术：
- 为结构体变量创建内存池。预先分配一大块内存，然后在内存池中分配和回收结构体实例。这样可以减少动态内存分配的次数，提高内存分配效率，减少内存碎片。例如，对于链表节点，可以通过内存池来分配节点结构体，当节点删除时，将其内存返回内存池而不是直接释放。
- 使用更高效的数据结构：
- 数组链表：对于链表结构，如果对顺序访问要求较高，可以考虑使用数组链表。即使用数组来模拟链表，每个数组元素是一个结构体，包含数据和指向下一个元素的索引。这样可以利用数组的连续内存布局提高缓存命中率，同时保持链表的插入删除灵活性。
- 跳表：对于某些应用场景，可以用跳表代替树结构。跳表的内存布局相对更紧凑，并且在查找、插入和删除操作上有较好的平均性能，尤其是在数据量较大时。
