Rust Hacking - Compound Type (Part II)

2024-05-16

这次我们来看看在 Rust 中如何表示 Compound Type (内存中)，新建示例项目，并打开 src/main.rs 写入如下代码：

1#[derive(Debug)]

2struct MyStruct {

3    a: i32,

4    b: u64,

5    c: String,

6}

7

8#[derive(Debug)]

9enum MyEnum {

10    First(i32),

11    Second(usize),

12}

13

14impl MyStruct {

15    fn new(a: i32, b: u64, c: String) -> Self {

16        Self{a, b, c}

17    }

18}

19

20fn main() {

21   let my_struct = MyStruct::new(1, 2, String::from("hello"));

22   let my_first = MyEnum::First(3);

23   let my_second = MyEnum::Second(4);

24   let my_tuple = (5, 6, 7);

25   let my_array = [8, 9, 10];

26   println!("struct: {}, {}, {}", my_struct.a, my_struct.b, my_struct.c);

27   println!("tuple: {my_tuple:?}");

28   println!("array: {my_array:?}");

29   if let MyEnum::First(a) = my_first {

30       println!("enum: {a}");

31   }

32   if let MyEnum::Second(b) = my_second {

33       println!("enum: {b}");

34   }

35}

Analysis

Rust 编译器会根据 Size 和 Alignment 调整结构中各个字段在内存中布局，详情可参考 https://doc.rust-lang.org/reference/type-layout.html.

Struct

GDB 加载编译的二进制，根据上次分析的入口，我们下断点到 compound_type::main 上， run 起程序即可断到程序入口，查看 main 的反汇编结果，可得出如下分析图：

可以看到，Rust 编译器 默认 情况下并未按照结构体定义的顺序放置各个字段（此处的顺序是 c, b, a)

Tuple && Array

紧挨着 Struct 的初始化就是 Tuple 和 Array, 在初始化时并未明确指明具体类型，此处编译器默认两者类型都是 i32, 汇编中可得出这一推断：

Enum

继续往下，即是 Enum 的初始化，具体参考 Enum Memory Layout

总结

  • Compound Type 基于 Scalar Type 组合起来，其基本内存布局符合预期
  • 需要注意的是： 在未明确要求的情况下（without annotation)，编译器不保证各个成员的布局与定义一致，所以在需要明确的布局时，务必使用 [repr()] 类注解