怪不得rust这么省内存，原来是有内存对齐

Rust是一门精心设计的语言，它的内存布局和分配尤其如此。和其他语言一样，rust也需要对内存进行对齐，下面我们学习下rust是如何做的吧。
Rust使用了与C语言相似的内存布局和对齐规则，以确保数据的访问和操作是有效和可靠的。

内存布局：
在Rust中，变量和数据结构在内存中被连续地存储。根据变量的类型和大小，它们可能会占用不同的字节数。Rust的内存布局通常遵循以下原则：

• 栈(Stack)： 栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，用于存储局部变量和函数调用的上下文信息。在Rust中，栈上的变量的大小必须在编译时确定，并且在变量超出作用域时会自动释放。
• 堆(Heap)： 堆是用于动态分配内存的区域，用于存储变量和数据结构。在Rust中，可以使用 Box 类型或 Vec 类型等动态分配的数据结构来在堆上分配内存。堆上的数据需要手动释放，通常使用 drop 函数或析构函数来执行清理操作。

对齐：
对齐是指在内存中如何排列数据的起始地址。对齐的目的是为了提高数据访问的效率和性能。在Rust中，对齐规则通常遵循以下原则：

• 最大对齐： 变量和数据结构的对齐要求通常是其成员中最大对齐要求的倍数。例如，如果一个结构体中有一个 u32 类型的成员和一个 u8 类型的成员，那么结构体的对齐要求将是4（ u32 的对齐要求）。
• 对齐补齐： 如果一个结构体的对齐要求不是其成员中最大对齐要求的倍数，那么编译器将在成员之间插入填充字节来满足对齐要求。

下面通过几个例子来说明内存布局和对齐的概念：

struct Example {
    a: u8,
    b: u32,
    c: u16,
}

在这个例子中，结构体 Example 包含了一个 u8 类型的成员 a ，一个 u32 类型的成员 b ，和一个 u16 类型的成员 c 。根据对齐规则，结构体的对齐要求将是4（ u32 的对齐要求）。
所以，编译器将在成员 a 和成员 b 之间插入2个填充字节，以保证 b 的对齐要求。因此， Example 结构体的大小将是12个字节。

struct Point {
    x: f32,
    y: f32,
    z: f32,
}

在这个例子中，结构体 Point 包含了三个 f32 类型的成员 x 、 y 和 z 。根据对齐规则， f32 的对齐要求通常是4。
所以，编译器不需要插入填充字节，因为每个 f32 类型的成员都满足对齐要求。因此， Point 结构体的大小将是12个字节。
通过了解内存布局和对齐的原则，我们可以更好地理解Rust中变量和数据结构在内存中的存储方式，并编写出更高效和可靠的代码。

可以使用 std::mem 模块中的 size_of 和 align_of 函数来获取类型的大小和对齐要求。例如， std::mem::size_of::() 将返回 4 ，表示 u32 类型占用4个字节。

size_of 函数：
用于获取给定类型的大小（以字节为单位）。它的语法如下：

std::mem::size_of::<T>()

其中， T 是要获取大小的类型。例如，要获取 u32 类型的大小，可以使用以下代码：

let size = std::mem::size_of::<u32>();
println!("Size of u32: {}", size);

align_of 函数：
用于获取给定类型的对齐要求（以字节为单位）。它的语法如下：

std::mem::align_of::<T>()

其中， T 是要获取对齐要求的类型。例如，要获取 u32 类型的对齐要求，可以使用以下代码：

let align = std::mem::align_of::<u32>();
println!("Alignment of u32: {}", align);

需要注意的是，Rust的内存布局和对齐规则可能会受到编译器、操作系统和目标平台的影响，因此具体的细节可能会有所不同。在编写涉及内存布局和对齐的代码时，建议使用标准库提供的函数和类型来确保正确性和可移植性。