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Accepted
Zoey Hewll
Asked: 2023-08-17 20:24:33 +0800 CST

enums de ferrugem em representações primitivas

  • 772

Recentemente, li Type Layout e fiquei surpreso com a descrição de repr primitivo em enums. Consulte Representação primitiva de enums com campos e Combinando representações primitivas de enums com campos e#[repr(C)] . Minha pergunta é: essas duas representações não são equivalentes?

Mais concretamente, considere esta enumeração:

enum WithFields {
    A(u16),
    B(u8, u16),
    C(u32, u32),
}

Se fosse anotado com repr(u8), teria a mesma representação UnionWithTagabaixo:

#[repr(C)]
union UnionWithTag {
    a: VariantA,
    b: VariantB,
    c: VariantC,
}

#[derive(Copy, Clone)]
#[repr(u8)]
pub enum Tag {
    A,
    B,
    C,
}

#[derive(Copy, Clone)]
#[repr(C)]
struct VariantA(Tag, u16);

#[derive(Copy, Clone)]
#[repr(C)]
struct VariantB(Tag, u8, u16);

#[derive(Copy, Clone)]
#[repr(C)]
struct VariantC(Tag, u32, u32);

Se fosse anotado com repr(C, u8), teria a mesma representação TaggedUnionabaixo:

#[repr(C)]
struct TaggedUnion {
    tag: Tag,
    payload: Union,
}

#[derive(Copy, Clone)]
#[repr(u8)]
pub enum Tag {
    A,
    B,
    C,
}

#[repr(C)]
pub union Union {
    a: PayloadA,
    b: PayloadB,
    c: PayloadC,
}

#[derive(Copy, Clone)]
#[repr(C)]
struct PayloadA(u16);

#[derive(Copy, Clone)]
#[repr(C)]
struct PayloadB(u8, u16);

#[derive(Copy, Clone)]
#[repr(C)]
struct PayloadC(u32, u32);

Não são TaggedUnione UnionWithTagidênticos no layout?

rust

2 respostas

  1. Pode parecer que eles seriam idênticos, mas a repr(C, u8)versão acabará com mais preenchimento do que a repr(u8)versão. Considere uma versão simplificada da enumeração, apenas com a Bvariante:

    enum WithFields {
    B(u8, u16),
}

    como repr(u8):

    #[repr(C)]
union UnionWithTag {
    b: VariantB,
}

#[derive(Copy, Clone)]
#[repr(u8)]
pub enum Tag {
    B,
}

#[derive(Copy, Clone)]
#[repr(C)]
struct VariantB(Tag, u8, u16);

    e como repr(C, u8):

    #[repr(C)]
struct TaggedUnion {
    tag: Tag,
    payload: Union,
}

#[derive(Copy, Clone)]
#[repr(u8)]
pub enum Tag {
    B,
}

#[repr(C)]
pub union Union {
    b: PayloadB,
}

#[derive(Copy, Clone)]
#[repr(C)]
struct PayloadB(u8, u16);

    Trabalharemos de baixo para cima para calcular os tamanhos gerais de TaggedUnione UnionWithTag.

    • PayloadBrequer um byte de preenchimento após o u8campo para alinhar corretamente o u16campo.
    • VariantBtodos os campos se encaixam sem preenchimento (a u8tag e o u8campo alinham perfeitamente o u16campo)
    • TaggedUnioné uma u8tag seguida por (uma união, contendo apenas) PayloadB, que tem align 2. Isso força um byte de preenchimento após a tag, para alinhá-la corretamente. No geral, tamanho 6, alinhamento 2. 2 bytes de preenchimento no geral.
    • UnionWithTagis (uma união, contendo apenas) VariantB, que tem tamanho 4, align 2. Nenhum preenchimento é usado.

    Esta não é realmente uma grande exploração de por que os layouts não são equivalentes, mas é uma prova por contradição eficaz de que eles realmente não são equivalentes.

    • 2
  2. Best Answer

    Em ambos os exemplos, VariantC/ PayloadCtem um alinhamento de 4, enquanto o restante dos Variant/ Payloads tem um alinhamento de 2.

    No TaggedUnionexemplo, Uniontem alinhamento 4, que é o alinhamento máximo de seus membros. Portanto, TaggedUniondeve-se colocar três bytes de preenchimento entre a tag u8 e a união, em todos os casos, para satisfazer o pior caso de PayloadC.

    No entanto, os Variants têm mais flexibilidade permitida a eles. VariantAO membro u16 de precisa apenas de um alinhamento de 2, portanto, precisa apenas de um byte de preenchimento entre a tag e seus dados. VariantBpode empacotar firmemente seus dados sem qualquer preenchimento. VariantCainda precisa de 3 bytes de preenchimento. O padding extra, porém, volta quando eles são colocados no Union, mas está localizado no final da união.

    Portanto, como os s marcados internamente Variantsabem que incluirão uma tag, eles podem mover seus dados para mais perto da tag, mas como Payloados s podem existir como uma estrutura separada fora de sua tag, eles precisam ser alinhados, tornando o layout de duas abordagens -incompatível.

    • 1

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