面试题：Rust内存布局控制之结构体内存对齐

内存对齐的概念：内存对齐是一种优化机制，确保数据在内存中的存储地址是其自身大小的倍数。这样做可以提高CPU访问内存的效率，因为现代CPU在读取内存时，通常按特定的字节边界进行读取（例如4字节、8字节等）。如果数据存储在对齐的地址上，CPU可以用较少的操作读取数据。
Rust中结构体的内存对齐：对于struct MyStruct { a: u8, b: u32, c: u16 }这样的结构体，Rust会按照以下方式进行内存对齐。
- u8类型大小为1字节，它可以存储在任何地址，不需要特殊对齐。
- u32类型大小为4字节，它的存储地址必须是4的倍数。
- u16类型大小为2字节，它的存储地址必须是2的倍数。
- 在MyStruct中，a会先占用1字节。然后，为了满足b（u32）的4字节对齐要求，会在a后面填充3字节，使得b的起始地址是4的倍数。b占用4字节，接着c（u16）需要2字节对齐，所以它可以紧接着b存储，不需要额外填充。整个结构体的大小为1 + 3（填充）+ 4 + 2 = 10字节。

使用repr(C)：
- repr(C)属性可以使结构体按照C语言的内存布局规则进行布局。在C语言中，结构体成员按照声明顺序依次存储，并且会根据平台的对齐规则进行对齐。这通常是最紧凑的布局方式。
- 示例代码：

#[repr(C)]
struct MyStruct {
    a: u8,
    b: u32,
    c: u16,
}

在这种情况下，a占用1字节，b占用4字节，c占用2字节，总共1 + 4 + 2 = 7字节。不过，这种布局可能会导致CPU访问内存的效率略有下降，因为可能存在未对齐的内存访问情况。

使用repr(packed)：
- repr(packed)属性会尽可能紧凑地布局结构体成员，忽略大多数对齐要求。这会导致最小的内存占用，但可能会严重影响性能，因为会产生大量未对齐的内存访问。
- 示例代码：

#[repr(packed)]
struct MyStruct {
    a: u8,
    b: u32,
    c: u16,
}

这种情况下，a、b、c依次存储，没有任何填充，结构体大小为1 + 4 + 2 = 7字节。但在实际应用中，除非对内存占用极其敏感且性能影响可接受，否则不建议使用repr(packed)。

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