缓存局部性方面的数据存储效率

问题描述

我想做一个像这样的数据存储：

我有一个结构数组，它们是某种智能指针。每个指针包含有关堆栈数组（包含所有对象的存储）中对象的位移、对象大小和持有者数量的信息：

struct ObjPtr {
    int disp;  // displacement
    int size;  // size of an object
    int count; // number of holders
}

// somewhere in code...
// Assume I can create only 1024 objects just for example.
ObjPtr* smart_pointers = (ObjPtr*)calloc(1024,sizeof(ObjPtr));

我有一个包含所有对象的堆栈数组：

// Assume 64 MB is enough
char* obj_stack = (char*)calloc(64 * 1024 * 1024,sizeof(char))
int stack_top; // displacement of the top of the obj_stack

它只是一个普通的字节数组。每个对象都在堆栈顶部分配，然后我们执行 stack_top += sizeof(allocated_type)。如果没有足够的内存，我们压缩 obj_stack。 完全无处不在在我的程序中我如何使用ObjPtr数组中smart_pointers的索引而不是指针：

// Access an object:
SomeObject* some_object = (SomeObject*)(obj_stack + pointers[objPointer_index].disp)

请注意，我从诸如如何压缩堆栈、堆栈上的对象对齐、如何存储释放的智能指针的索引、计数器递增/递减的原子性、循环引用、智能指针的内存开销等问题中抽象出来，访问对象等期间的性能开销。

我害怕的问题是： 据我了解虚拟内存的工作原理，处理器不会从内存中检索几个字，而是尝试预测进一步的内存访问并加载更多内容并将其放入缓存。这称为局部性原则。我猜编译器提供的典型分配器试图保留局部性。这种存储的设计方式是将引用和对象存储在不同的页面上。这违反了局部性原则。但这是一个小问题。最大的问题是，从长远来看，经过多次压缩后，对象（一起工作，相互引用）可能会分布在整个堆栈数组中。所以我猜处理器会疯狂地从一页跳到另一页。这就像向量与链表缓存未命中。你怎么认为我的假设是正确的？我应该关心局部性和碎片化吗？

解决方法

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