解读

在国内 Rust 岗位面试中，对齐（alignment）是内存布局与性能优化的必考点。面试官不仅想知道“能不能拿到”，更想确认你：

1. 知道对齐对缓存行、SIMD、系统调用的影响；
2. 能在const 上下文里使用；
3. 能区分类型对齐值与实例地址对齐这两个概念；
4. 能结合repr 属性解释为什么 Rust 结构体对齐可能与 C 不同。

一句话：答出 align_of 只是及格，能推导出对齐推导规则并给出编译期与运行期两套方案才算亮点。

知识点

1. 编译期获取：core::mem::align_of::<T>() → 返回 usize，const fn，可用于 static 与 const。
2. 运行期获取：core::mem::align_of_val(&val) → 对 DST 也有效，返回动态实际对齐。
3. 对齐约束：
   • 永远大于等于 1 且2 的幂；
   • #[repr(align(N))] 可人工放大对齐；
   • #[repr(packed)] 会强制设为 1，但可能产生未对齐访问。
4. 与 size 的关系：size % align == 0，Rust 自动填充 padding保证数组元素对齐。
5. FFI 场景：与 C 交互时必须保证 align_of::<T>() == _Alignof(T)，否则 bindgen 会生成编译错误。
6. 零大小类型：align_of::<()>() 返回 1 而非 0，保证地址计算合法性。

答案

use core::mem;

// 编译期拿到类型 T 的对齐要求
const ALIGN: usize = mem::align_of::<T>();

// 运行期拿到值 val 的对齐要求（对 trait object 也适用）
let align = mem::align_of_val(&val);

// 若需断言 FFI 安全
#[repr(C)]
struct Header { magic: u32, body: u64 }

const _: () = assert!(mem::align_of::<Header>() == 8);

要点背诵：

• align_of 是零成本 const fn，编译期直接替换为常量；
• 与 size_of 配对使用，可手动实现布局感知的分配器；
• 在嵌入式裸机中，常利用 align_of 检查 DMA 缓冲区是否满足 4/8/16 字节对齐，否则总线错误。

拓展思考

1. 自定义分配器场景：实现一个 Arena<T>，要求每个槽地址满足 align_of::<T>() 倍数。若 T 含 #[repr(align(64))] 的缓存行对齐字段，如何在 const fn 里预计算槽大小并拒绝非法请求？
2. SIMD 优化：std::simd::Simd<f32, 8> 的对齐是 32 字节。如何结合 align_of 与 std::alloc::Layout 手动分配32 字节对齐的堆缓冲区，并证明未对齐加载会导致段错误？
3. DST 动态对齐：trait Packet {} 的实现类型对齐各异。如何在一个 &dyn Packet 切片里，用 align_of_val 在常数时间内求出最大对齐，从而保证后续批量分配的地址都能满足最严格对齐？
4. ABI 兼容性：在国产 RISC-V 内核上，硬件仅支持 4 字节对齐的 64 位浮点访存。若 Rust 侧 align_of::<f64>() 返回 8，如何在不修改源码的前提下，通过build.rs 注入 #[repr(align(4))] 并验证性能回退可接受？

把上述四点任选一个讲透，即可让面试官确信你不仅会用 align_of，更能凭它解决底层工程难题。