在C#中，一个结构体需要多少内存？

Question

我将处理大约3.2亿个数据点，用于高分辨率波形。每个数据点需要两个浮点数（XY坐标），总共占用8个字节。

为了一次性分配这些内存，我计划使用如下的结构体：

public struct Point
{
    public float X; //4-bytes
    public float Y; //4-bytes.
}

由于结构体是值类型，我假设它仅使用每个变量所需的内存量，以及CLR（公共语言运行时）使用的一些小型固定量。

有没有办法在应用程序运行时计算出一个结构体将使用多少内存？也就是说，如果我知道以下信息：

• 结构体中有多少个变量。
• 每个变量使用多少字节。
• 在某个时间点上有多少个结构体实例。

- Nicholas Miller

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GC类具有一些内存测量工具。 - j-p

一个更加严肃的问题是你计划如何创建320万个这样的对象。在数组中，列表中，... - pm100

这里可能会有用：https://blogs.msdn.microsoft.com/joshwil/2005/08/10/bigarrayt-getting-around-the-2gb-array-size-limit/（或搜索词“gcAllowVeryLargeObjects”）。 - spender

不是答案，但我觉得值得指出一个我经常犯的错误：首选数组结构而不是结构体数组。这是一个数学库的问题。如果你必须处理HDF5，AoS将比SoA慢10倍。绘图库倾向于采用plot(xs, ys)而不是plot(xys)，机器学习库等等也是如此。对我来说，AoS更合乎逻辑，因为每个点都是一件事情，但它并不会使速度更快。 - Frames Catherine White

Answer 1

由于结构体是值类型，我假设它只消耗每个变量所需的内存量以及 CLR (Common Language Runtime) 使用的一些小型固定量。

不是这样的。值类型没有任何继承开销。这是无法支持继承的代价。

因此，你只需要为它包含的字段大小付费。

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例外情况：

如果你把一个结构体放在类型为Object的变量中，它就会有对象开销：

我在一篇博客文章“关于内存和字符串”中讨论了这个问题。它是与实现相关的，但对于 Microsoft .NET CLR v4，x86 CLR 每个对象的开销为 8 字节，而 x64 CLR 每个对象的开销为 16 字节。

.NET Object 的内存开销是多少？

如果你将其转换为接口类型，同样会发生这种情况。

如果你把一个结构体放在数组中，数组本身有一些对象开销加上一个整数来存储数组的长度。但这是一个固定的成本，无论数组长度如何。

如果你把一个结构体放在List<struct>中，你有两个对象：列表和列表使用的数组。因此是每个对象成本的两倍，加上从列表到数组的指针，再加上一个整数来知道当前使用了数组的多少。

如果你把一个结构体放在List或 List<object> 中，你就有了以上开销，再加上列表中每个项的每个对象开销和每个项的每个指针的成本。

- Jonathan Allen

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这意味着如果他使用List<struct>方法，他最终将得到一个结构体的8个字节。 - whymatter

请注意，各个字段可能会填充。https://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/hx1b6kkd.aspx - Brian Rasmussen

如果我们只是拿一个结构体的列表，那么该列表就需要空间（指向该列表的指针、列表对象本身的开销、列表的一些（私有）变量，即_size，_version，_syncRoot），但最大的部分是结构体数组（在列表内），并且该数组本身也会产生一些开销，但然后我们只需要一个结构体的8个字节大小。这意味着，如果他添加了10或320,000,000个结构体，它只会花费 10 * 8 字节 +（所有固定开销）或320,000,000 * 8 字节+（所有固定开销）。 - whymatter

据我所了解，struct[]的开销最小，它的大小几乎与byte[]相同（这不是由Brain Rasmussen指出的字段填充造成的）。对于List<struct>来说，不存在“每个对象两倍的成本”，@whymatter是正确的，因为List中只有一个这样的数组（可以通过Reference Source查看）。 - Nicholas Miller

似乎如果不需要调整大小，则最好使用数组。 如果需要调整大小，则可以使用 List<struct> 或 LinkedList<struct>。这两者的区别在于 List<struct> 调整大小较慢，但占用的空间较少，而 LinkedList<struct> 调整大小速度更快，但会消耗大量的内存空间来存储所有的 LinkedListNodes。 - Nicholas Miller