面试题：Rust中栈内存优化之数据布局相关

Question

在Rust中，结构体的字段顺序会对栈内存使用产生影响。假设有一个结构体包含i32、u8和一个自定义的具有固定大小的结构体成员，如何排列这些字段能更好地优化栈内存？并解释原因。

Answer 1

1. 字段排列方式：将 u8 放在最前面，接着是 i32，最后是自定义的具有固定大小的结构体成员。
2. 原因：
   • 内存对齐原则：在Rust（以及很多其他语言）中，数据类型在内存中存储时需要遵循内存对齐原则。不同的数据类型有不同的对齐要求。u8 类型大小为1字节，对齐要求是1字节；i32 类型大小为4字节，对齐要求是4字节。如果 u8 在前面，它自身对齐要求低，不会引入额外的填充字节。如果 i32 在 u8 前面，由于 i32 的对齐要求，u8 后面可能需要填充3个字节以满足 i32 的对齐。
   • 整体内存布局优化：将对齐要求低的类型放在前面，可以减少结构体整体的内存填充，从而更有效地利用栈内存。对于自定义的具有固定大小的结构体成员，它同样有自己的对齐要求，将其放在最后，在前面两个字段合理排列的基础上，可以进一步优化整体的内存布局，减少不必要的内存浪费。