数据布局：AoS 与 SoA

更新时间：2026-10-01。数据在内存里的摆放方式决定每次缓存载入有多少是真正要用的。

本文要回答的问题

• 为什么遍历“一个字段”时 SoA 快得多？
• 什么时候 AoS 反而合适？

一、两种布局

• AoS（Array of Structs）：[ {x,y,z}, {x,y,z} ]，取整个对象连续，面向对象直观。
• SoA（Struct of Arrays）：{ x:[], y:[], z:[] }，同一字段连续排列。

二、按访问模式选

只遍历/处理某一字段（如对所有粒子的 x 计算）时，AoS 每行还带着用不到的 y、z，浪费带宽；SoA 全是 x，命中率和向量化都好。需要整体访问单个对象时 AoS 更优。还可拆冷热字段避免冷数据占行。

三、常见坑

• 默认 AoS，遍历单字段浪费带宽。
• SoA 后整体访问对象变跨数组。
• 忽略结构体内对齐填充造成的空洞。

小结

SoA 利于单字段遍历与 SIMD，AoS 利于整对象访问，再辅以冷热字段拆分和对齐。下一篇 结构体对齐与填充。

总结

数据在内存中的摆放决定了每条缓存行里有多少字节是真正要用的：AoS 把同一对象的字段连续存放、整对象访问直观友好，但遍历单个字段时会把用不到的同伴字段一起载入、浪费带宽；SoA 让同一字段跨对象连续排列，单字段遍历命中率高且天然利于 SIMD 向量化，代价是整对象访问要跨多个数组。选择布局的唯一依据是访问模式：整对象操作选 AoS、单字段遍历选 SoA，并配合冷热字段拆分与对齐填充榨干缓存行。