rust - 内存布局、对齐和释放

Question

最近，我想分配一个向量 u64 s 对齐到 128 字节边界，因此我可以使用 AVX512F 函数。我的第一个函数复制任意 Vec<u64>对齐 Vec<u64> :

fn copy_to_aligned(inp: Vec<u64>) -> Vec<u64> {
    // note: when the returned vec is freed, the alignment / layout information
    //       will be lost. The internal memory will be freed using the alignment
    //       of a u64.
    let aligned_layout = Layout::from_size_align(inp.len() * size_of::<u64>(), 128)
        .unwrap();
    let new_vec = unsafe {
        let new_vec_mem = alloc_zeroed(aligned_layout) as *mut u64;
        copy_nonoverlapping(inp.as_ptr(), new_vec_mem, inp.len());
        Vec::from_raw_parts(new_vec_mem, inp.len(), inp.len())
    };

    return new_vec;
}

我现在意识到这段代码是错误的:虽然新向量是用对齐的内存和适当的内容创建的，但当新向量被删除时，the memory will be de-allocated with the alignment of u64 . from_raw_parts 的文档也提到了这个陷阱。

1) 为什么在释放分配时分配的对齐很重要？例如，在 C 中，我可以通过简单地调用 free 来释放任何指针。 -- 分配的对齐无关紧要。 Rust 的分配器需要知道对齐有什么特别之处？

2) 分配这个对齐向量的正确方法是什么？ 我应该使用盒装切片吗？用自定义 Drop 编写我自己的结构正确对齐的实现？ Other sources建议创建一个结构并指定对齐方式，然后制作一个 Vec这些结构(导致取消分配使用正确的布局)。但即使是 repr(C) ，这不能确保我所有的 u64它们很好，而且紧密地挨在一起，对吗？我想可以在结构中添加任意填充。

Answer 1

在 Rust Discord 用户 svr 和 seri 的帮助下，我能够解决这个问题。

本质上，Rust API 的分配器假定为分配和释放提供了一个 Layout。这意味着内存分配器在释放时知道分配的请求对齐。您可以找到 API in the Rust book .

此 API 可以用于执行某些操作，例如将内存分配给不同池中的不同对齐方式。事实证明，当前 默认实现 doesn't take advantage of this information during deallocation ，但这在未来可能会改变。

目前，分配与 N 字节边界对齐的 u64 向量的最佳(唯一？)方法是创建一个结构，其中一个对齐值的 u64 作为字段，然后使用对齐提示，如此处所述:How do I allocate a Vec<u8> that is aligned to the size of the cache line?