repr(C)和repr(rust)有什么区别？

Question

我正在编写一个Vulkan渲染器，我意识到我应该只接受repr(C)类型，但据我所知，没有办法在编译时实际检查。

struct Vertex {
    x: f32,
    y: f32,
    b: Box<f32>
}

#[repr(C)]
struct Vertex2 {
    x: f32,
    y: f32,
    b: Box<f32>
}

fn to_bytes<T>(t: &T) -> &[u8]{
    let p: *const T = t;
    let p = p as *const u8;
    unsafe{
        std::slice::from_raw_parts(p, std::mem::size_of::<T>())
    }
}

fn main() {
    let v = Vertex{x: 42.0, y: 0.0, b: Box::new(42.0)};
    let v2 = Vertex2{x: 42.0, y: 0.0, b: Box::new(42.0)};
    println!("{:?}", to_bytes(&v));
    println!("{:?}", to_bytes(&v2));
}

Playground

经过几次尝试，我终于能够看到repr(c)和repr(rust)之间的区别了，但只有在使用Box时才能看到。

repr(C)和repr(rust)之间有什么区别？我可以假设如果一个类型只包含其他POD类型，那么布局将与C中的布局相同吗？

例如：

let slice = base.device
    .map_memory::<Vertex>(vertex_input_buffer_memory,
                          0,
                          vertex_input_buffer_info.size,
                          vk::MemoryMapFlags::empty())
    .unwrap();
slice.copy_from_slice(&vertices);

源代码

我正在填充一个缓冲区，然后将其交给Vulkan使用，因此我认为这里的布局可能很重要。

- Maik Klein

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“我应该只接受 repr(C) 类型。” -> 你能解释一下吗？你在某些方法中接受通用类型并需要它们是 repr(C) 类型吗？为什么？ - Lukas Kalbertodt

我认为Rust不保证使用与C相同的数据表示形式。 - user4815162342

@LukasKalbertodt 我不完全确定你的意思，但我在我的问题中添加了一个示例。当然，这里的 Vertex 应该与着色器将要使用的 C 布局相匹配吧？我不太确定 #[repr(C)] 是否也会因为不同的打包而导致不同的大小。 - Maik Klein

Answer 1

你程序输出的差异不是由于内存布局所致。`Box`堆分配并存储指向堆内容的指针，因此你打印的是指针。由于`Box`不执行任何内部化/对象池操作，两个地址当然是不同的。可能有点令人困惑的是这些地址非常接近。我猜这只是与Rust使用的分配器jmalloc有关，它为小型分配提供了密集的池。

“如果一个类型只包含其他POD类型，我可以假设布局与C中相同吗？” 不行。 你几乎不能假设任何关于Rust类型的内存布局的事情。这是故意没有指定的，以便进行优化，例如字段重新排序。即使现在，`repr(Rust)`与`repr(C)`非常相似，你也不能保证它将永远如此。

- Lukas Kalbertodt

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噢，没错，我简直不敢相信我竟然没注意到那个。如果类型具有#[repr(C)]，那么我想我可以使用 proc 宏来动态地实现某些 trait。 - Maik Klein

特别是，最近有一些领域被重新排序了，但这一举措已经暂时撤回：https://internals.rust-lang.org/t/rolling-out-or-unrolling-struct-field-reorderings/4485。 - Chris Emerson