类型大小

缩小频繁实例化的类型有助于提升性能。

例如，如果内存使用量很高，可以使用 DHAT 等堆分析器来识别热点分配点和涉及的类型。缩小这些类型可以降低峰值内存使用量，并通过减少内存流量和缓存压力来改善性能。

此外，大于 128 字节的 Rust 类型会通过 memcpy 而非内联代码进行复制。如果 memcpy 在性能分析结果中占据了不可忽略的比例，DHAT 的“复制分析“模式将准确告诉你热点 memcpy 调用在哪里以及涉及哪些类型。将这些类型缩小到 128 字节或更少，可以通过避免 memcpy 调用和减少内存流量来使代码更快。

测量类型大小

std::mem::size_of 给出类型的大小（以字节为单位），但你通常还需要知道精确的内存布局。例如，一个 enum 可能因为单个过大的变体而大得出奇。

-Zprint-type-sizes 选项正好能做到这一点。它在 release 版本的 rustc 上未启用，因此你需要使用 nightly 版本的 rustc。以下是通过 Cargo 调用的一种方式：

RUSTFLAGS=-Zprint-type-sizes cargo +nightly build --release

以下是 rustc 的直接调用方式：

rustc +nightly -Zprint-type-sizes input.rs

它将打印出所有使用中类型的大小、布局和对齐的详细信息。例如，对于这个类型：

#![allow(unused)]
fn main() {
enum E {
    A,
    B(i32),
    C(u64, u8, u64, u8),
    D(Vec<u32>),
}
}

它会打印以下内容，以及一些内置类型的信息。

print-type-size type: `E`: 32 bytes, alignment: 8 bytes
print-type-size     discriminant: 1 bytes
print-type-size     variant `D`: 31 bytes
print-type-size         padding: 7 bytes
print-type-size         field `.0`: 24 bytes, alignment: 8 bytes
print-type-size     variant `C`: 23 bytes
print-type-size         field `.1`: 1 bytes
print-type-size         field `.3`: 1 bytes
print-type-size         padding: 5 bytes
print-type-size         field `.0`: 8 bytes, alignment: 8 bytes
print-type-size         field `.2`: 8 bytes
print-type-size     variant `B`: 7 bytes
print-type-size         padding: 3 bytes
print-type-size         field `.0`: 4 bytes, alignment: 4 bytes
print-type-size     variant `A`: 0 bytes

输出显示了以下内容。

类型的大小和对齐。
对于 enum，discriminant 的大小。
对于 enum，每个变体的大小（从最大到最小排序）。
所有字段的大小、对齐和顺序。（注意编译器已重新排序了变体 C 的字段以最小化 E 的大小。）
所有填充的大小和位置。

另外，top-type-sizes crate 可用于以更紧凑的形式显示输出。

一旦你知道了热类型的布局，有多种方法可以缩小它。

字段顺序

Rust 编译器会自动排序 struct 和 enum 中的字段以最小化它们的大小（除非指定了 #[repr(C)] 属性），因此你无需担心字段顺序。但还有其他方法可以最小化热类型的大小。

更小的 Enum

如果 enum 有一个过大的变体，考虑将其中一个或多个字段装箱。例如，你可以将这个类型：

#![allow(unused)]
fn main() {
type LargeType = [u8; 100];
enum A {
    X,
    Y(i32),
    Z(i32, LargeType),
}
}

改为：

#![allow(unused)]
fn main() {
type LargeType = [u8; 100];
enum A {
    X,
    Y(i32),
    Z(Box<(i32, LargeType)>),
}
}

这会减小类型大小，但代价是需要为 A::Z 变体额外进行一次堆分配。如果 A::Z 变体相对较少出现，则此更改更可能带来净性能收益。Box 还会使 A::Z 的可用性略有下降，特别是在 match 模式中。 示例 1, 示例 2, 示例 3, 示例 4, 示例 5, 示例 6.

更小的整数

通常可以通过使用更小的整数类型来缩小类型。例如，虽然使用 usize 作为索引最为自然，但将索引存储为 u32、u16 甚至 u8，然后在使用点转换为 usize 通常是合理的。 示例 1, 示例 2.

Boxed Slices

Rust 向量包含三个字段：长度、容量和指针。如果你有一个未来不太可能改变的向量，可以使用 Vec::into_boxed_slice 将其转换为 boxed slice。一个 boxed slice 只包含两个字段：长度和指针。任何多余的元素容量都会被丢弃，这可能导致重新分配。

#![allow(unused)]
fn main() {
use std::mem::{size_of, size_of_val};
let v: Vec<u32> = vec![1, 2, 3];
assert_eq!(size_of_val(&v), 3 * size_of::<usize>());

let bs: Box<[u32]> = v.into_boxed_slice();
assert_eq!(size_of_val(&bs), 2 * size_of::<usize>());
}

或者，可以使用 Iterator::collect 直接从迭代器构建 boxed slice。如果迭代器的长度是预先已知的，这样可以避免任何重新分配。

#![allow(unused)]
fn main() {
let bs: Box<[u32]> = (1..3).collect();
}

Boxed slice 可以使用 slice::into_vec 转换为向量，无需任何克隆或重新分配。

`ThinVec`

Boxed slices 的一个替代方案是来自 thin_vec crate 的 ThinVec。它在功能上等同于 Vec，但将长度和容量与元素（如果有的话）存储在同一个分配中。这意味着 size_of::<ThinVec<T>> 只有一个字段大小。

ThinVec 在频繁实例化的类型中，对于经常为空的向量是一个不错的选择。它也可以用于缩小 enum 的最大变体（如果该变体包含 Vec）。

避免回归

如果一个类型非常热门，其大小会影响性能，那么使用静态断言来确保它不会意外地变大是一个好主意。以下示例使用了来自 static_assertions crate 的宏。

  // 此类型使用频繁。确保它不会无意中变大。
  #[cfg(target_arch = "x86_64")]
  static_assertions::assert_eq_size!(HotType, [u8; 64]);

cfg 属性很重要，因为类型大小在不同的平台上可能不同。将断言限制在 x86_64 （通常是最广泛使用的平台）很可能足以在实践中防止回归。

Keyboard shortcuts

The Rust Performance Book