面试题：Rust栈内存分配基础

Question

在Rust中，简单类型（如i32、bool）默认是分配在栈上的。请描述当定义一个包含多个简单类型的结构体，并创建该结构体实例时，栈内存是如何分配的。

Answer 1

1. 结构体定义示例：

   struct MyStruct {
       num: i32,
       flag: bool
   }
   

2. 栈内存分配过程：

   • 当创建MyStruct实例时，例如let my_inst = MyStruct { num: 42, flag: true };，栈上会为这个实例分配一块连续的内存空间。
   • 这块内存空间的大小是结构体中所有成员类型大小之和。在这个例子中，i32通常占用4字节，bool占用1字节，所以MyStruct实例在栈上占用5字节（实际在某些平台上可能会因为对齐规则有所不同）。
   • 栈从高地址向低地址增长（在大多数架构下）。my_inst的内存块会被放置在栈顶（低地址端），其成员num和flag依次排列在这块内存中，num在前，flag在后。具体的布局和顺序取决于结构体定义中成员的顺序。

   结构体中的简单类型成员，因为本身就是栈分配的，所以结构体实例整体也在栈上分配，各成员在栈上紧密排列，遵循内存对齐规则（以提高内存访问效率）。内存对齐规则会使实际占用内存可能比成员大小之和略大。例如，如果MyStruct在一个要求4字节对齐的平台上，虽然i32和bool加起来是5字节，但实际占用可能是8字节，多出的3字节是为了满足对齐要求。