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引言
作为 Rust 开发者，你是否好奇过为什么有时候看似很小的数据类型会占用较大的内存空间？为什么 bool 类型不是用 1 bit 而是用 1 byte 来存储？今天让我们一起深入了解 Rust 中的内存对齐（Memory Alignment）和内存布局（Memory Layout）概念。
什么是内存对齐？
内存对齐是指数据在内存中的存放位置。虽然理论上数据可以存放在任意位置，但实际上硬件对数据的读写是有规则的：
指针总是指向字节而不是比特 CPU 读取数据时是按照"字"（word）为单位，比如 64 位架构就是 64 比特为一个块
为什么需要内存对齐？
让我们通过一个例子来说明：
struct Example {
tiny: bool, // 布尔类型
normal: u32, // 32位无符号整数
small: u8, // 8位无符号整数
long: u64, // 64位无符号整数
short: u16, // 16位无符号整数
}
如果数据没有对齐，CPU 读取数据时可能需要：
读取第一个内存块 读取第二个内存块 通过位运算组合数据
这不仅会影响性能，在并发场景下还可能导致数据损坏。
Rust 中的内存布局
Rust 提供了两种内存布局方式：
C 风格布局（ #[repr(C)]）Rust 默认布局（ #[repr(Rust)]）
让我们看一个实际的例子：
// C 风格布局
#[repr(C)]
struct Foo {
tiny: bool, // 1 字节
normal: u32, // 4 字节
small: u8, // 1 字节
long: u64, // 8 字节
short: u16, // 2 字节
}
// 使用 std::alloc::Layout 验证大小
fn main() {
println!("结构体大小: {}", std::mem::size_of::<Foo>()); // 输出：32
}
有趣的发现
bool类型实际占用 1 字节而不是 1 比特C 风格布局的结构体可能会比 Rust 默认布局占用更多内存 枚举类型的内存布局包含标记值（discriminant）和实际数据
优化技巧
使用 Rust 默认布局可以得到更紧凑的内存布局 按照大小排列字段可以减少内存占用 合理使用内存对齐可以提高程序性能
总结
理解内存对齐和布局对于编写高效的 Rust 程序至关重要。合理的内存布局不仅可以节省内存空间，还能提升程序性能。作为 Rust 开发者，我们应该：
注意数据类型的内存占用 合理安排结构体字段顺序 根据实际需求选择合适的内存布局方式
参考文章
Demystifying Alignment and Memory Layout in Rust：https://garden.christophertee.dev/blogs/Memory-Alignment-and-Layout/Part-1
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