深入浅出rust内存对齐

在 Rust 中,内存对齐是一个重要的概念,它涉及到数据在内存中的存储方式,以及如何优化内存访问的效率。往往一门语言的内存布局以及对齐方式决定了一门语言的性能,因此学会并深入理解rust中内存布局会让我们写出高性能的rust代码,我们就从以下介个方面来对rust的内存对齐:

1. **内存对齐的定义**:
   - 内存对齐要求数据在内存中的存储位置满足特定的对齐要求。大多数计算机体系结构要求某些数据类型的地址必须是特定大小的整数倍 。

2. **对齐的自然数倍**:
   - `address` 与 `size` 都必须是对齐位数 `alignment` 的自然数倍。例如,对齐位数为 2 字节的变量值仅能保存于偶数位的内存地址上 。

3. **对齐位数**:
   - 对齐位数 `alignment` 必须是 2 的自然数次幂,即 `alignment = 2^N` 且 `N` 是小于或等于 29 的自然数 。

4. **存储宽度**:
   - 存储宽度 `size` 是有效数据长度加上对齐填充位数的总和字节数 。

5. **对齐填充**:
   - 由于 `address`、`size` 与 `alignment` 之间存在倍数关系,程序对内存空间的利用会出现冗余与浪费,这些被浪费掉的部分被称为对齐填充 `alignment padding` 。

6. **小端和大端填充**:
   - 对齐填充分为小端填充 `Little-Endian padding` 和大端填充 `Big-Endian padding`,分别对应 0 填充位出现在有效数据右侧的低位和左侧的高位 。

7. **默认对齐规则**:
   - Rust 中,默认情况下,数据类型的对齐方式是与其大小相对应的。例如,`u32`、`i32`、`f32` 和指针类型对齐到 4 字节边界;`u64`、`i64` 和 `f64` 类型对齐到 8 字节边界 。

8. **手动控制对齐**:
   - 可以通过 `#[repr(align(n))]` 注解来手动控制结构体或枚举的对齐方式 。

9. **紧凑对齐**:
   - 通过 `#[repr(packed)]` 属性可以手动设置紧凑对齐方式,这会忽略默认的对齐规则,使结构体占用更少的空间 。

10. **内存对齐的影响**:
    - 内存对齐是编译器或虚拟机(比如 JVM)的工作,不需要人为指定,但是作为开发者需要了解内存对齐的规则,这有助于编写出合理利用内存的高性能程序 。

这些规则和特性确保了 Rust 程序在不同平台上的内存访问效率和兼容性。通过理解内存对齐,开发者可以更好地优化程序性能和内存使用。
# 例子
在 Rust 中,你可以使用 `#[repr(align(n))]` 属性来指定结构体或枚举的对齐要求。以下是一些关于内存对齐的例子:

### 默认对齐

```rust
#[repr(C)]
struct AlignedStruct {
    a: u8,
    b: u32,
    c: u64,
}

fn main() {
    println!("Size of AlignedStruct: {}", std::mem::size_of::<AlignedStruct>());
    println!("Align of AlignedStruct: {}", std::mem::align_of::<AlignedStruct>());
}
```

在这个例子中,`AlignedStruct` 使用默认对齐,`u8`、`u32` 和 `u64` 会根据它们的大小自然对齐。`u8` 不需要对齐,`u32` 需要 4 字节对齐,`u64` 需要 8 字节对齐。因此,`AlignedStruct` 的对齐要求将由最大的对齐要求决定,即 8 字节。

### 手动指定对齐

```rust
#[repr(align(4))]
struct ManuallyAligned {
    a: u8,
    b: u32,
    c: u64,
}

fn main() {
    println!("Size of ManuallyAligned: {}", std::mem::size_of::<ManuallyAligned>());
    println!("Align of ManuallyAligned: {}", std::mem::align_of::<ManuallyAligned>());
}
```

在这个例子中,我们手动将 `ManuallyAligned` 的对齐要求设置为 4 字节。这意味着结构体在内存中的地址必须是 4 的倍数。这可能会导致一些填充,以确保 `u64` 成员 `c` 也符合这个对齐要求。

### 紧凑对齐

```rust
#[repr(packed)]
struct PackedStruct {
    a: u8,
    b: u32,
    c: u64,
}

fn main() {
    println!("Size of PackedStruct: {}", std::mem::size_of::<PackedStruct>());
    println!("Align of PackedStruct: {}", std::mem::align_of::<PackedStruct>());
}
```

在这个例子中,`PackedStruct` 使用 `#[repr(packed)]` 属性,这意味着结构体将尽可能紧凑地排列,忽略默认的对齐规则。这可能会导致内存访问效率降低,但可以节省空间。

### 对齐填充

```rust
#[repr(C, align(8))]
struct AlignedWithPadding {
    a: u8,
    b: u32,
}

fn main() {
    let aligned_with_padding = AlignedWithPadding { a: 1, b: 2 };
    unsafe {
        println!("Address of a: {}", aligned_with_padding as *const _ as usize);
        println!("Address of b: {}", &aligned_with_padding.b as *const _ as usize);
    }
}
```

在这个例子中,`AlignedWithPadding` 被指定为 8 字节对齐。由于 `a` 是 `u8` 类型,它后面会有 3 字节的填充,以确保 `b` 是 8 字节对齐的。我们使用 `unsafe` 代码来打印出 `a` 和 `b` 的地址,以展示对齐的效果。

请注意,手动控制对齐和紧凑对齐可能会影响程序的性能和跨平台兼容性,因此应谨慎使用。在大多数情况下,依赖 Rust 的默认对齐策略是最佳实践。、

如果我的文章对您有所帮助,还请一键三连我的小绿书,从此不迷路,您的一键三连是对我最大的鼓励和支持,因为有您的鼓励和支持让我一路坚持输出,万分感谢您的鼓励和支持!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.rhkb.cn/news/469186.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系长河编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

闯关leetcode——3206. Alternating Groups I

大纲 题目地址内容 解题代码地址 题目 地址 https://leetcode.com/problems/alternating-groups-i/description/ 内容 There is a circle of red and blue tiles. You are given an array of integers colors. The color of tile i is represented by colors[i]: colors[i…

HTML5和CSS3的进阶_HTML5和CSS3的新增特性

目录 HTML5的新特性 1. HTML5 的新特性 1.1 HTML5 新增的语义化标签 1.2 HTML5 新增的多媒体标签 1. 视频 2. 音频 3. 多媒体标签总结 1.3 HTML5 新增的 input 类型 1.4 HTML5 新增的表单属性 required 必须输入信息&#xff0c;不能为空&#xff1b; 重点&#xf…

小马识途营销顾问谈百科词条建立的注意事项

百度百科是百度旗下的产品&#xff0c;它就好比是一本网络百科全书&#xff0c;当我们在网络上搜索某个人物或是企业的时候&#xff0c;如果他们有创建百度百科的话就可以搜出来百度百科词条。词条上展示的荣誉、贡献、社会评价或是企业组织架构等方面可以在无形之中提升人物或…

6、If、While、For、Switch

6、If、While、For、Switch 一、If 1、if-else if (boolean) {代码块 } else if (boolean) {代码块 } else if (boolean) {代码块 } else { // 默认情况代码块 }关于IDEA单元测试控制台不能输入数据的问题&#xff1a; https://blog.csdn.net/m0_72900498/article/details/…

华为路由器DHCP配置

一、单臂路由结构的DHCP 1.启动设备 2.将pc设为DHCP获取IP地址 3.交换机创建vlan并设置模式 [SW1]vlan batch 10 20 [SW1]int g0/0/1 [SW1-GigabitEthernet0/0/1]port link-type trunk [SW1-GigabitEthernet0/0/1]port trunk allow-pass vlan all [SW1-GigabitEthernet0…

【Vue】Vue3.0(十七)Vue 3.0中Pinia的深度使用指南(基于setup语法糖)

上篇文章&#xff1a; 【Vue】Vue3.0&#xff08;十一&#xff09;Vue 3.0 中 computed 计算属性概念、使用及示例 &#x1f3e1;作者主页&#xff1a;点击&#xff01; &#x1f916;Vue专栏&#xff1a;点击&#xff01; ⏰️创作时间&#xff1a;2024年11月10日15点23分 文章…

element plus el-form自定义验证输入框为纯数字函数

element plus 的el-form 使用自定义验证器&#xff0c;验证纯数字&#xff0c;禁止输入小数、中文、字母、特殊符号。input的maxlength为最大输入多少位长度 效果图 <el-form ref"dataFormRef" :model"dataForm" :rules"dataRules" label-w…

SwiftUI(十)- 列表(分组,折叠)

引言 SwiftUI中的List组件不仅可以用户创建简单的列表&#xff0c;和UITableView一样&#xff0c;它也支持分组和折叠功能&#xff0c;让数据展示更具层次感。通过分组功能&#xff0c;我们可以将数据按照特定的逻辑进行组织&#xff0c;而折叠则为用户提供了更为紧凑的界面体…

链表(Linkedlist)

序言 我们都了解链表是一种数据的存储结构&#xff0c;在Java使用中逻辑与c&#xff0c;c语言数据结构别无二致&#xff0c;但主要由于Java中不存在指针的说法&#xff0c;从而导致在实现过程中的代码不同&#xff0c;所以在学习的过程中我们无需过于担心&#xff0c;逻辑都是…

JS之正则表达式

一、什么是正则表达式 <!DOCTYPE html> <html lang"en"><head><meta charset"UTF-8"><meta name"viewport" content"widthdevice-width, initial-scale1.0"><title>Document</title> </…

MySQL数据库:本地部署数据库以及安装彩虹猫【Navicat】

文章目录 一.安装前准备工作1.下载并解压文件2.修复电脑缺失的文件 二.本地部署MySQL1.先解压mysql-8.0.25-winx64.zip&#xff0c;并把文件放到安装需要的位置&#xff0c;再把my.ini文件放到mysql-8.0.25-winx64的根目录2.修改注册表的根目录信息为自己的安装装路径3.进命令符…

11个简单易用的电商购物车设计案例

文章目录 前言正文1.扁平化设计购物车2.无表格布局购物车3.美食购物车4.响应式购物车5.jQuery购物车6.动态价格更新购物车7.标签式滑动购物车8.动态商店与购物车一体化设计9.简约清爽的购物车设计10.基于Vue.js的购物车11.域名购物车 总结 前言 现在的电子商务网站&#xff0c…

Stable Diffusion Web UI - ControlNet 姿势控制 openpose

openpose 是 ControlNet 中常用的控制模式之一。 通过 openpose 可以锁定人物姿势&#xff0c;把姿势信息传递给 Stable Diffusion 扩散模型&#xff0c;让其在扩散生成图片的时候遵照特定的任务姿势。 通过 openpose 能够得到类似如下效果&#xff1a; 同样的姿势&#xff0…

Word2Vec,此向量维度,以及训练数据集单条数据的大小,举例说明;Skip-gram模型实现词嵌入;热编码(One-Hot Encoding)和词向量;

目录 Word2Vec Word2Vec,此向量维度,以及训练数据集单条数据的大小,举例说明 一、Word2Vec的词向量维度 二、训练数据集单条数据的大小 综上所述 热编码(One-Hot Encoding)和词向量 一、表示方式 二、维度与计算效率 三、语义捕捉能力 四、举例说明 Skip-gram模…

大模型预训练+微调大模型;大模型提示/指令模式”(Prompt/Instruct Mode)

目录 大模型发布版本 大模型参数量 预训练+微调大模型 预训练大模型的优势 微调的概念与过程 微调的优势 应用场景与案例 提示/指令模式”(Prompt/Instruct Mode) Prompt模式与Instruct模式的区别与联系 Prompt/Instruct模式的应用优势 应用案例 大模型发布版本 大…

WPF在MVVM模式下怎么实现导航功能

在mvvm的模式下wpf通过frame实现页面跳转_哔哩哔哩_bilibili 视频讲解同步可观看 如下图&#xff0c;我们要实现点击左侧的菜单&#xff0c;在右侧展示不同的页面 实现代码如下&#xff1a; 一、如何从主窗体跳转到页面。 1、在mainwindow.xaml的菜单栏代码里加入如下代码 …

ubuntu 22.04 server 安装 anaconda3

ubuntu 22.04 server 安装 anaconda3 https://www.anaconda.com/download/success Anaconda Installers wget https://repo.anaconda.com/archive/Anaconda3-2024.10-1-Linux-x86_64.sh 其他的是 默认 Executing transaction: done installation finished. Do you wish to…

亚信安全新一代WAF:抵御勒索攻击的坚固防线

近年来&#xff0c;勒索攻击已成为黑客的主要攻击手段。新型勒索攻击事件层出不穷&#xff0c;勒索攻击形势愈发严峻&#xff0c;已经对全球制造、金融、能源、医疗、政府组织等关键领域造成严重危害。如今&#xff0c;勒索攻击手段日趋成熟、攻击目标愈发明确&#xff0c;模式…

函数式编程Stream流(通俗易懂!!!)

目录 1.Lambda表达式 1.1 基本用法 1.2 省略规则 2.Stream流 2.1 常规操作 2.1.1 创建流 2.1.2 中间操作 filter map distinct sorted limit ​编辑skip flatMap 2.1.3 终结操作 foreach count max&min collect anyMatch allMatch noneMatch …

SDL线程

文章目录 SDL线程相关 SDL线程相关 SDL线程创建&#xff1a;SDL_CreateThreadSDL线程等待: SDL_WaitThreadSDL互斥锁 :SDL_CreateMutex/SDL_DestoryMutexSDL锁定互斥: SDL_LockMutex/SDL_UnlockMutexSDL条件变量:SDL_CreateCond/SDL_DestoryCondSDL条件变量 等待通知: SDL_Con…