mem::size_of

struct

为了更好地理解 Rust 中的内存对齐，我们可以通过图示来展示结构体字段在内存中的布局。我们以 FieldStruct 为例，该结构体定义如下：

struct FieldStruct {
    first: u8,
    second: u16,
    third: u8,
}

内存布局示意图

1. 字段 first：

   • 大小：1 字节
   • 对齐：1 字节

2. 填充：

   • second 字段需要 2 字节对齐，因此在 first 之后需要填充 1 字节。

3. 字段 second：

   • 大小：2 字节
   • 对齐：2 字节

4. 字段 third：

   • 大小：1 字节
   • 对齐：1 字节

5. 填充：

   • 结构体的总大小需要是其最大对齐单位的整数倍（即 2 字节的倍数），因此在 third 之后需要填充 1 字节。

内存布局图示

| first (u8) | padding | second (u16) | third (u8) | padding |
| ---------- | ------- | ------------ | ---------- | ------- |
| 1          | 1       | 2            | 1          | 1       |

内存布局步骤

1. first 字段：大小为 1 字节，对齐为 1 字节。

   | first (u8) |
   | ---------- |
   | 1          |
   

2. 填充：为了使 second 字段对齐，需要填充 1 字节。

   | first (u8) | padding |
   | ---------- | ------- |
   | 1          | 1       |
   

3. second 字段：大小为 2 字节，对齐为 2 字节。

   | first (u8) | padding | second (u16) |
   | ---------- | ------- | ------------ |
   | 1          | 1       | 2            |
   

4. third 字段：大小为 1 字节，对齐为 1 字节。

   | first (u8) | padding | second (u16) | third (u8) |
   | ---------- | ------- | ------------ | ---------- |
   | 1          | 1       | 2            | 1          |
   

5. 填充：为了使结构体的总大小是最大对齐单位（2 字节）的整数倍，需要在末尾填充 1 字节。

   | first (u8) | padding | second (u16) | third (u8) | padding |
   | ---------- | ------- | ------------ | ---------- | ------- |
   | 1          | 1       | 2            | 1          | 1       |
   

结论

最终 FieldStruct 的内存布局大小为 6 字节。通过图示，我们可以直观地看到字段和填充字节在内存中的排列方式，从而理解内存对齐的概念。

验证代码

use std::mem;

struct FieldStruct {
    first: u8,
    second: u16,
    third: u8,
}

fn main() {
    assert_eq!(6, mem::size_of::<FieldStruct>());
    println!("Size of FieldStruct: {}", mem::size_of::<FieldStruct>());
}

运行上述代码，确认 FieldStruct 的大小确实为 6 字节。