Rust 中的结构填充规则

Question

最近在学习Type LayoutRust时，看到Rust中的struct支持#[repr(C)]指令，所以想看看默认（Rust）表示的区别和类 C 的表示。代码来了：

use type_layout::TypeLayout;

#[derive(TypeLayout)]
struct ACG1 {
    time1: u16, // 2
    time2: u16, // 2
    upper: u32, // 4
    lower: u16, // 2
}

#[derive(TypeLayout)]
#[repr(C)]
struct ACG2 {
    time1: u16, // 2
    time2: u16, // 2
    upper: u32, // 4
    lower: u16, // 2
}

fn main() {
    println!("ACG1: {}", ACG1::type_layout());
    println!("ACG2: {}", ACG2::type_layout());
}

我得到以下输出：

我理解填充#[repr(C)] 结构的规则和整个结构的大小，但令我困惑的是 Rust 表示结构 ACG1。我找不到关于Rust padding rules的明确文档，我认为padding size也应该包含在结构的整体大小中，但是为什么ACG1的大小只有12个字节？

顺便说一句，这是我用来协助打印结构布局的箱子：type-layout 0.2.0

Answer 1

这个 crate 似乎没有考虑字段重新排序。编译器似乎重新排序了结构，使其首先具有 upper：

struct ACG1 {
    upper: u32,
    time1: u16,
    time2: u16,
    lower: u16,
}

有点难看，但是derive macro implementation检查字段声明顺序之间的差异。所以从这个意义上说，在结构的开头和第一个字段 (time1) 之间有四个字节的“填充”，第三个字段之间有四个字节的“填充”字段 (upper) 和第四字段 (lower).

有 an issue 指出它不适用于非 #[repr(C)] 结构，因此我不建议为此目的使用此板条箱。

就 Rust 的规则而言，参考资料说 “[默认] 表示不保证数据布局。” 所以理论上，编译器可以做到无论它想要什么，并根据访问模式重新排序字段。但在实践中，我不认为精心设计和按字段大小组织是最小化填充的简单方法。

Answer 2

正如其他人所说，这似乎是板条箱中的问题。最好问编译器：

cargo clean
cargo rustc -- -Zprint-type-sizes

这会给你：

...
print-type-size type: `ACG1`: 12 bytes, alignment: 4 bytes
print-type-size     field `.upper`: 4 bytes
print-type-size     field `.time1`: 2 bytes
print-type-size     field `.time2`: 2 bytes
print-type-size     field `.lower`: 2 bytes
print-type-size     end padding: 2 bytes
print-type-size type: `ACG2`: 12 bytes, alignment: 4 bytes
print-type-size     field `.time1`: 2 bytes
print-type-size     field `.time2`: 2 bytes
print-type-size     field `.upper`: 4 bytes
print-type-size     field `.lower`: 2 bytes
print-type-size     end padding: 2 bytes

Rust 中的结构填充规则

Struct padding rules in Rust

struct

padding

rust