面试题：Rust堆内存内存对齐：结构体的对齐计算

Question

在Rust中，假设有如下结构体： ```rust struct MyStruct { a: u8, b: u32, c: u16, } ``` 请说明这个结构体在堆内存中的内存对齐方式，并计算出该结构体实例占用的内存大小。

Answer 1

1. 内存对齐方式：

   • 在Rust中，默认的内存对齐规则遵循目标平台的标准。对于结构体，每个字段按其自身的对齐要求进行对齐。
   • u8类型的对齐要求是1字节对齐，u32类型通常是4字节对齐（在常见的32位和64位平台上），u16类型通常是2字节对齐。
   • 结构体整体的对齐要求是其所有字段中最大对齐要求的倍数。这里u32的对齐要求最大，为4字节对齐，所以MyStruct结构体整体是4字节对齐。
   • 字段a（u8）自身1字节对齐，直接占用1字节。
   • 字段b（u32）需要4字节对齐，由于a占用1字节，所以在a后面会填充3字节，使得b的起始地址是4字节对齐。
   • 字段c（u16）需要2字节对齐，b已经是4字节对齐，b占用4字节后，c直接从b后面开始，不需要填充。

2. 计算结构体实例占用内存大小：

   • a占用1字节。
   • 填充3字节使得b 4字节对齐。
   • b占用4字节。
   • c占用2字节。
   • 结构体整体占用内存大小为：1 + 3 + 4 + 2 = 10字节。

   由于结构体整体是4字节对齐，10字节不是4的倍数，所以会在结构体末尾填充2字节，使其占用内存大小为12字节。

所以，MyStruct结构体实例在堆内存中按4字节对齐，占用内存大小为12字节。