一篇学会 Rust 内存布局
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题图忘了来自哪里..
整型,浮点型,struct,vec!,enum
本文是对 Rust内存布局[1] 的学习与记录
struct A {
a: i64,
b: u64,
}
struct B {
a: i32,
b: u64,
}
struct C {
a: i64,
b: u64,
c: i32,
}
struct D {
a: i32,
b: u64,
c: i32,
d: u64,
}
fn main() {
println!("i32类型占的内存空间为:{}字节", std::mem::size_of::());
println!("i64类型占的内存空间为:{}字节", std::mem::size_of::());
println!(
"[i64;4]占的内存空间为:{}字节",
std::mem::size_of::<[i64; 4]>()
);
println!("结构体A占的内存空间为:{}字节", std::mem::size_of::());
println!("结构体B占的内存空间为:{}字节", std::mem::size_of::());
println!("结构体C占的内存空间为:{}字节", std::mem::size_of::());
println!("结构体D占的内存空间为:{}字节", std::mem::size_of::());
} 输出
i32类型占的内存空间为:4字节
i64类型占的内存空间为:8字节
[i64;4]占的内存空间为:32字节
结构体A占的内存空间为:16字节
结构体B占的内存空间为:16字节
结构体C占的内存空间为:24字节
结构体D占的内存空间为:24字节没啥好说的,和Go一样,struct会存在内存对齐/内存填充(8字节对齐)
D是因为编译器会优化内存布局,字段顺序重排
Rust中的Vec!和Go中的slice差不多,都是占24Byte,三个字段
struct SimpleVec {
len: usize, // 8
capacity: usize, //8
data: *mut T, //8
}
fn main() {
println!(
"Vec!类型占的内存空间为:{}字节",
std::mem::size_of::>()
);
println!(
"Option类型占的内存空间为:{}字节",
std::mem::size_of::>()
);
} Vec!类型占的内存空间为:24字节
Option类型占的内存空间为:16字节 但是对于enum类型,
会有一个tag字段,uint64,来标记变体,是None值还是Some值
struct Option {
uint64 tag; // 占8字节 Some None
i64; //实际存放的数据
}struct SimpleVec {
len: usize, // 8
capacity: usize, //8
data: *mut T, //8
}
enum Data {
// tag,uint64,8字节
I32(i32), // 4字节,但需内存对齐到8字节?
F64(f64), // 8字节
Bytes(SimpleVec), // 24字节
}
fn main() {
println!(
"Data这个Enum类型占的内存空间为:{}字节",
std::mem::size_of::()
);
} 输出为:
Data这个Enum类型占的内存空间为:32字节
Rust的enum类似C++ std::variant的实现(大致是用union实现的)
union的内存大小是其成员中最大的那个成员的大小,
类似的,对于Data这个Enum类型,会选择最大的那个成员的大小
所以24+tag的8字节,最终为32字节 (tag在这里就用来标识其为i32,还是f64,或者是Vec)
嵌套的枚举:
struct SimpleVec {
len: usize, // 8
capacity: usize, //8
data: *mut T, //8
}
enum Data {
// tag,uint64,8字节
I32(i32), // 4字节,但需内存对齐到8字节?
F64(f64), // 8字节
Bytes(SimpleVec), // 24字节
}
type OptData = Option;
fn main() {
println!(
"OptData这个Option类型占的内存空间为:{}字节",
std::mem::size_of::()
);
} 输出:
OptData这个Option类型占的内存空间为:32字节
因为编译器会对嵌套的枚举类型进行优化,会将其tag展开, 把多个tag合在一起了,类似下面:
展开变成一个枚举(None是uint64,能标识非常多信息)
type OptData = Option;
enum Option {
Some,
None,
}
enum OptData_ {
I32(i32);
F64(f64);
Bytes(SimpleVec),
None
} 元组tuple
rust中的元组大小固定吗?
在Rust中,元组的大小是固定的。这里解释一下元组大小固定的含义:
- 元组中的元素类型和数量在编译期就已经确定,不能在运行期修改。
- 编译器会根据元组中元素的类型,预先分配足够的内存用于存储这些元素。
- 元组的内存布局和大小也在编译期就确定下来了,运行期不会改变。
- 尝试创建包含不同类型或数量元素的元组,是编译时错误。
举个例子:
let tuple = (1, 2.0, "three");这里元组包含一个i32,一个f64和一个字符串。编译器会预先知道:
- 元组元素类型为i32, f64, &str
- i32占用4字节,f64占用8字节,&str占据一个指针的空间
- 所以该元组占用的内存大小为4 + 8 + 8 = 20字节
这20字节的内存在编译时就已分配,运行期不会改变。
如果后续试图给这个元组添加或减少元素,编译都会报错。
所以说,元组的大小和内容是固定的,这是Rust实现方式的一部分。
更多可参考Rust 数据内存布局[2]
参考资料
[1]Rust内存布局: https://www.bilibili.com/video/BV1Bm4y1c71r
[2]Rust 数据内存布局: https://blog.csdn.net/techdashen/article/details/120257323