Rust 位元組對齊基礎知識

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Rust 位元組對齊基礎

位元組對齊,也稱為資料對齊,是指安排資料結構的記憶體位址,使其與特定的位元組邊界對齊。

這種對齊對性能至關重要,因為大多數硬體都是設計為在對齊位址上高效讀取或寫入資料。

對齊的記憶體位址通常是處理器的字大小的倍數(在大多數現代架構中,字的大小通常是 4 或 8 位元組)。

為什麼位元組對齊很重要?

對齊的資料訪問速度比未對齊的訪問速度快,因為不需要額外的週期從多個字中提取資料的部分。此外,有些架構根本不支援未對齊的訪問,這導致硬體錯誤。在 Rust 中,尊重位元組對齊對避免未定義的行為以及確保資料操作的效率至關重要。

Rust 如何處理位元組對齊

Rust 作為系統程式設計語言,通過其類型系統和屬性提供對位元組對齊的控制。編譯器自動將大多數類型對齊到它們的自然邊界以實現有效訪問。但是,在處理 FFI(外部函數接口)或低級記憶體操作時,可能需要手動指定對齊。

默認對齊

默認情況下,Rust 將資料類型對齊到它們的“自然”對齊,對於結構體來說通常是最大字段的大小,對於基本類型來說是類型本身的大小。讓我們看一個例子:

struct MyStruct {
a: u32,
b: u8,
}

fn main() {
println!(“Size of MyStruct: {}”, std::mem::size_of::());
println!(“Alignment of MyStruct: {}”, std::mem::align_of::());
}

在這個例子中,MyStruct 包含一個 u32 和一個 u8。最大字段(u32)的大小為 4 位元組,因此整個結構將對齊到 4 位元組邊界。

自定義對齊

在需要特定對齊的情況下,或許是為了匹配 C 結構的記憶體佈局或者優化快取使用,Rust 提供了#[repr(align(N))]屬性。以下是如何使用它:

via Programming on Medium

January 26, 2024 at 05:46PM

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