內存布局其實有幾個：address（地址）、size（大小）、alignment（對齊位數，2 的自然數次冪，2，4，8…）。
今天主要從address來看內存的布局。

說明：下面以Struct，Enum以默認對齊的情況下（不包括C對齊即#[repr( C )]、 緊湊對齊 #[repr(packed)]、自定義對齊 #[repr(align(n))] 等情況）進行分析。

一、代碼

#[derive(Default)]
struct BaseStruct {field1: u8,field2: u8,field3: i32,field4: u8,field5: u8,field6: u8,field7: u8,
}struct MyStruct{field1:u8,field2:BaseStruct,field3:MyEnum,field4:i64,
}
impl MyStruct{fn default() -> Self {MyStruct {field1: 1,field2: BaseStruct::default(),field3: MyEnum::Variant1(1),field4: 2,}}
}
// Enum的內存大小：最大字段大小size+8個字節，下面最大為i64:8個字節 +8 =16enum MyEnum {Variant1(i64),Variant2(i8),Variant3(i64),Variant4(i64),
}fn main() {println!("Size of u64                   : {}", std::mem::size_of::<u64>());println!("Size of i64                   : {}", std::mem::size_of::<i64>());println!("Size of MyEnum                : {}", std::mem::size_of::<MyEnum>());println!("Align of MyEnum               : {}", std::mem::align_of::<MyEnum>());println!("Size of BaseStruct            : {}", std::mem::size_of::<BaseStruct>());println!("Align of BaseStruct           : {}", std::mem::align_of::<BaseStruct>());println!("Size of MyStruct              : {}", std::mem::size_of::<MyStruct>());println!("Align of MyStruct             : {}", std::mem::align_of::<MyStruct>());println!("-------------BaseStruct-------------");let base_struct = BaseStruct::default();println!("address of base_struct        : {}",get_ptr_address(&base_struct));println!("address of base_struct_field_1: {}",get_ptr_address(&base_struct.field1));println!("address of base_struct_field_2: {}",get_ptr_address(&base_struct.field2));println!("address of base_struct_field_3: {}",get_ptr_address(&base_struct.field3));println!("address of base_struct_field_4: {}",get_ptr_address(&base_struct.field4));println!("address of base_struct_field_5: {}",get_ptr_address(&base_struct.field5));println!("address of base_struct_field_6: {}",get_ptr_address(&base_struct.field6));println!("address of base_struct_field_7: {}",get_ptr_address(&base_struct.field7));println!("-------------MyStruct-------------");let my_struct = MyStruct::default();println!("address of my_struct          : {}",get_ptr_address(&my_struct));println!("address of my_struct_field_1  : {}",get_ptr_address(&my_struct.field1));println!("address of my_struct_field_2  : {}",get_ptr_address(&my_struct.field2));println!("address of my_struct_field_3  : {}",get_ptr_address(&my_struct.field3));println!("address of my_struct_field_4  : {}",get_ptr_address(&my_struct.field4));println!("-----------get_ptr_address_2-----------");println!("address_2 of my_struct          : {}",get_ptr_address_2(&my_struct));println!("address_2 of my_struct_field_1  : {}",get_ptr_address_2(&my_struct.field1));println!("address_2 of my_struct_field_2  : {}",get_ptr_address_2(&my_struct.field2));println!("address_2 of my_struct_field_3  : {}",get_ptr_address_2(&my_struct.field3));println!("address_2 of my_struct_field_4  : {}",get_ptr_address_2(&my_struct.field4));}fn get_ptr_address<T>(data: &T)->usize{data as *const _ as usize //會先創建一個引用
}
// 為什么不能用這個?
fn get_ptr_address_2<T>(data: &T)->usize{std::ptr::addr_of!(data) as usize //不需要創建一個引用
}

二、輸出

Size of u64                   : 8
Size of i64                   : 8
Size of MyEnum                : 16
Align of MyEnum               : 8
Size of BaseStruct            : 12
Align of BaseStruct           : 4
Size of MyStruct              : 40
Align of MyStruct             : 8
-------------BaseStruct-------------
address of base_struct        : 490357126640
address of base_struct_field_1: 490357126644
address of base_struct_field_2: 490357126645
address of base_struct_field_3: 490357126640
address of base_struct_field_4: 490357126646
address of base_struct_field_5: 490357126647
address of base_struct_field_6: 490357126648
address of base_struct_field_7: 490357126649
-------------MyStruct-------------
address of my_struct          : 490357126600
address of my_struct_field_1  : 490357126636
address of my_struct_field_2  : 490357126624  // basestruct
address of my_struct_field_3  : 490357126600  // myenum
address of my_struct_field_4  : 490357126616
-----------get_ptr_address_2-----------
address_2 of my_struct          : 490357126528
address_2 of my_struct_field_1  : 490357126528
address_2 of my_struct_field_2  : 490357126528
address_2 of my_struct_field_3  : 490357126528
address_2 of my_struct_field_4  : 490357126528

三、問題

可以對照一下address的順序，來看一下各個field以及對應Struct、Enum的大小。

1、為什么BaseStruct的大小并不是field的起始地址到field的最后地址？

BaseStruct的真實size是12個字節。但起始address起始間隔目前只看到9。為什么？

從地址信息可以看出，
（1）field3(i32)，重新布局后，已經放在前面，并不是從field1開始。地址是從490357126640->490357126644：占了4個字節。
（2）接下來是field1，field2，field4，field5，依次占了1個字節。
（3）再接下來是field6，field7，各占1個字節。
因為在進行內存布局優化時，已經按4+4+4的格局進行優化，這里面4就是BaseStruct alignment。

在最后4個字節中，field6，field7已經用掉了2個，還有2個空的（alignment padding）。因此是4+4+2+2=12。

其實：BaseStruct如果沒有field7，或者說，再加一個field8(u8)，其size均是12個字節！

這個在MyStruct中各field的地址信息，可以更真實顯示BaseStruct（field2）的大小（即上下間隔）。即490357126624 ->490357126636(注：每次運行不一樣)間隔為12。

當然，MyStruct也是一樣，不能把field首地址和未地址相減得到其占用大小（計算得到36個字節，并不是40個字節！）。它的alignment是8。

因此需要注意的是：最后一個，是有alignment的。有些是只有部分占用。因此不能簡單通過首地址和末地址相減來獲得這個大小。

2、為什么add_of!在這兒不能用？

fn get_ptr_address_2<T>(data: &T)->usize{std::ptr::addr_of!(data) as usize //不需要創建一個引用
}

add_of宏生成了同樣的地址。

只需要進行下面的修改就可以了。add_of宏不需要是對象的引用，直接用對象本身，不用擔心會消費掉所有權。

println!("address_2 of my_struct          : {}",std::ptr::addr_of!(my_struct) as usize);
println!("address_2 of my_struct_field_1  : {}",std::ptr::addr_of!(my_struct.field1) as usize);
println!("address_2 of my_struct_field_2  : {}",std::ptr::addr_of!(my_struct.field2) as usize);
println!("address_2 of my_struct_field_3  : {}",std::ptr::addr_of!(my_struct.field3) as usize);
println!("address_2 of my_struct_field_4  : {}",std::ptr::addr_of!(my_struct.field4) as usize);

上面的修改和

fn get_ptr_address<T>(data: &T)->usize{data as *const _ as usize //會先創建一個引用
}

效果一樣。