Eigen 库EIGEN_MAKE_ALIGNED_OPERATOR_NEW详解和实战示例

在 Eigen 库中，EIGEN_MAKE_ALIGNED_OPERATOR_NEW 是一个用于确保对象在堆上创建时内存对齐的宏，特别适用于包含 Eigen 向量或矩阵成员变量的类。

---

为什么需要它？

Eigen 的 SIMD 优化要求某些类型（如 Vector4f, Matrix4d 等）必须按 16 字节对齐（即内存地址是 16 的倍数），以满足 CPU 向量化指令的要求。
在栈上（stack）定义的变量通常自动满足这一要求，但在堆上动态分配对象（如 new MyClass()）时，如果不特殊处理，默认的 new 操作可能返回未对齐内存地址，从而导致程序崩溃或性能下降。

---

解决办法：使用 EIGEN_MAKE_ALIGNED_OPERATOR_NEW

这是一个宏，作用是：

在类中重载 operator new 和 operator delete，以确保该类实例在堆上的分配满足 Eigen 所需的对齐要求（16 字节对齐）。

---

使用方式

#include <Eigen/Core>class MyClass
{
public:EIGEN_MAKE_ALIGNED_OPERATOR_NEWEigen::Vector3d pos;Eigen::Matrix3d rot;
};

正确使用：

MyClass obj1;                  // 栈上分配 ✔️ 不需要特别对齐
MyClass* obj2 = new MyClass(); // 堆上分配 ✔️ 由于使用了宏，满足对齐

---

如果不加宏会怎样？

如果你的类中包含例如 Eigen::Vector3d, Matrix4d 等需要对齐的数据类型，但你没有使用 EIGEN_MAKE_ALIGNED_OPERATOR_NEW，则：

• 栈上分配一般没问题（编译器自动对齐）。
• 堆上分配很可能发生崩溃 或性能下降，因为 new 分配的内存可能没有按 16 字节对齐。

---

实现细节（展开宏）

在 Eigen 头文件中，该宏定义类似如下：

#define EIGEN_MAKE_ALIGNED_OPERATOR_NEW \EIGEN_NEW_ALIGN_OVERRIDE \static void* operator new(size_t size) { return Eigen::aligned_malloc(size); } \static void operator delete(void * ptr) { Eigen::aligned_free(ptr); }

它本质上调用了：

• Eigen::aligned_malloc(size) 分配对齐内存
• Eigen::aligned_free(ptr) 回收对齐内存

---

注意事项

• 若你的类将作为 std::vector<MyClass> 使用，也需要配合：

  std::vector<MyClass, Eigen::aligned_allocator<MyClass>>
  

  否则 vector 默认分配器可能造成未对齐的问题。

• C++17 后 new 默认会对齐到 alignof(T)，但仍推荐使用该宏以兼容性和安全起见，尤其在旧版本编译器或第三方库中。

---

实战场景应用

下面是一个包含 EIGEN_MAKE_ALIGNED_OPERATOR_NEW 的 小型 C++ 示例项目，展示如何正确创建一个包含 Eigen::Vector3d 成员变量的类，并安全地在堆上分配它，同时在 std::vector 中使用对齐分配器避免崩溃。

---

项目结构

aligned_example/
├── CMakeLists.txt
└── main.cpp

---

CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
project(AlignedEigenExample)set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)
find_package(Eigen3 REQUIRED)add_executable(aligned_example main.cpp)
target_link_libraries(aligned_example Eigen3::Eigen)

---

main.cpp

#include <iostream>
#include <vector>
#include <Eigen/Dense>// 示例类，包含 Eigen 向量成员
class Pose
{
public:EIGEN_MAKE_ALIGNED_OPERATOR_NEWEigen::Vector3d position;Eigen::Quaterniond orientation;Pose(double x, double y, double z): position(x, y, z), orientation(Eigen::Quaterniond::Identity()) {}void print() const {std::cout << "Position: " << position.transpose() << std::endl;}
};int main() {std::cout << "=== 堆上分配 ===" << std::endl;Pose* p1 = new Pose(1.0, 2.0, 3.0);p1->print();delete p1;std::cout << "\n=== std::vector 中使用对齐分配器 ===" << std::endl;std::vector<Pose, Eigen::aligned_allocator<Pose>> poses;poses.emplace_back(4.0, 5.0, 6.0);poses.emplace_back(7.0, 8.0, 9.0);for (const auto& p : poses) {p.print();}return 0;
}

---

输出示例

=== 堆上分配 ===
Position: 1 2 3=== std::vector 中使用对齐分配器 ===
Position: 4 5 6
Position: 7 8 9

---

小结

场景	是否需要 EIGEN_MAKE_ALIGNED_OPERATOR_NEW
类中包含 Eigen 对齐类型	是
类仅包含标量或不对齐类型	否
仅在栈上使用类对象	可选
会堆上分配或使用 STL 容器如 vector	强烈建议使用

---