repr(Rust)

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首先，所有类型都以指定的字节数为单位进行对齐。类型的对齐单位确定了哪些地址能有效地存储值。一个n字节对齐的值只能存储在一个n的整数倍地址上。因此，2字节对齐意味着你必须存储在偶数地址上，1字节对齐表示你可以存放在任何地址上。对齐单位最小为1字节，通常是2的整数次幂。

原生类型的对齐单位通常与它们的大小一致，但是这也取决于特定的平台。例如，在x86上，u64和f64通常是4字节（32位）对齐的。

类型的大小必须始终是其对齐单位的整数倍。这确保了该类型的数组可以始终通过偏移其大小的整数倍进行索引。需要注意的是，对于动态大小的类型，其大小和对齐单位可能无法静态地确定。

Rust为您提供了以下几种复合类型进行数据布局（译者注：关于和类型与积类型，可参考维基百科词条代数数据类型）：

structs（命名的积类型）
tuples（匿名的积类型）
arrays（同类型的积类型）
enums （命名的和类型 - 带标签的unions）
unions（无标签的unions）

如果一个enum类型的所有成员都没有关联数据，则称这个enum是field-less的。

默认情况下，复合结构体的对齐单位等于它所有成员字段的对齐单位的最大值。因此，Rust会在必要时插入填充字段，以确保所有字段都能够正确地对齐，并且整个类型的大小是其对齐单位的整数倍。例如：

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

将在目标机器上进行32位对齐，将这些原生类型进行以合适大小进行对齐。因此整个结构体的大小是32位的倍数。它可能会变成：

struct A {
    a: u8,
    _pad1: [u8; 3], // to align `b`
    b: u32,
    c: u16,
    _pad2: [u8; 2], // to make overall size multiple of 4
}

或者可能变成：

struct A {
    b: u32,
    c: u16,
    a: u8,
    _pad: u8,
}

毫无意外，所有数据都存储在结构中，正如您在C中所期望的那样。但是，除了数组（按顺序紧凑排列）之外，默认情况下，Rust没有指定数据结构的内存布局。给出以下两个结构体定义：

struct A {
    a: i32,
    b: u64,
}

struct B {
    a: i32,
    b: u64,
}

Rust 保证 A的两个实例会以完全相同的方式布局它们的数据。但目前而言，Rust 不保证A的实例与B的实例具有相同的字段排序或填充字段。

就上述的A和B而言，这一点似乎很迂腐，但 Rust 的其他几个特性使得语言可以以复杂的方式进行内存布局。

例如，考虑这个多态结构体：

struct Foo<T, U> {
    count: u16,
    data1: T,
    data2: U,
}

再考虑单态化的Foo<u32, u16>和Foo<u16, u32>。如果Rust以指定的顺序排列字段，我们希望它会填充结构体中的值以满足其对齐要求。因此，如果Rust没有对字段进行重排的话，我们希望它产生以下布局：

struct Foo<u16, u32> {
    count: u16,
    data1: u16,
    data2: u32,
}

struct Foo<u32, u16> {
    count: u16,
    _pad1: u16,
    data1: u32,
    data2: u16,
    _pad2: u16,
}

后一种情况显然很浪费空间。内存占用的优化需要不同的单态化实例具有不同成员字段排序。

枚举体使这一考虑变得更加复杂，如：

enum Foo {
    A(u32),
    B(u64),
    C(u8),
}

可能被布局为：

struct FooRepr {
    data: u64, // this is either a u64, u32, or u8 based on `tag`
    tag: u8,   // 0 = A, 1 = B, 2 = C
}

事实上，它大体就是这样进行布局的（以枚举成员的大小和位置为标签tag ）。

然而，在某些情况下，这种布局的内存使用率会比较低下。经典的情况是 Rust 的“空指针优化”：由单个外部单元变量（例如None）和（可能嵌套的）非可空指针变量（例如Some(＆T)）组成的枚举使得标签没有存在的必要。空指针可以被安全地解释为单一的(None)变量。最终结果是，例如，size_of::<Option<＆T>>() == size_of::<＆T>()。

Rust中有许多类型是（或包含）非可空指针，如Box<T>，Vec<T>，String，＆T和＆mut T。同样，可以想象得到，嵌套的枚举体将其标签汇集到单个判别式中，因为根据定义，它们的有效值的范围是有限的。对于枚举，原则上可以使用相当精细的位运算算法来存储嵌套类型中的无效值。因此，特别地，我们现在没有指定枚举的布局方式。