C++标准是否保证n维数组的所有元素在内存中连续？

C++标准明确保证：n维数组的所有元素在内存中是连续存储的，不会在元素之间或数组的维度之间引入填充（空洞）。

核心原理与标准依据 #

多维数组在C中本质是“数组的数组”，比如uint8_t array[5][7];是一个包含5个元素的数组，每个元素又是一个包含7个uint8_t的数组。根据C标准草案N4861（对应C++20正式版的草案）的[dcl.array]章节：

数组类型的对象包含连续排列的N个元素，每个元素的类型为T。对于多维数组，每一维的元素都是下一维度的数组类型，因此整个多维数组的所有元素构成一个连续的内存序列。

这意味着，uint8_t array[5][7];的内存布局和uint8_t array[35];完全连续，二者的区别仅在于语义（前者是二维数组类型，后者是一维数组类型），内存中没有任何额外填充。

对齐与填充的边界 #

需要明确的是：

• 数组本身不会因为对齐要求在元素之间添加填充。对齐要求仅作用于单个数组元素的起始地址，数组元素之间的间隔就是元素的实际大小（包括元素类型自身的内部填充，比如结构体成员间的填充）。
• Bitmap中的“stride”是上层逻辑为满足硬件对齐手动添加的额外字节，属于应用层处理，并非C++数组的固有行为，和标准规定的数组连续性无关。

与结构体填充的区别 #

结构体可能因成员的对齐规则在成员间产生填充，但数组是同类型元素的连续序列，同类型元素的大小固定，因此数组元素之间不会有额外填充。即使数组元素是未按指针大小对齐的结构体，数组中的每个结构体元素也会紧密排列，仅间隔结构体自身的大小（含结构体内部填充），整个数组的内存依然连续。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Thomas W.