不安全。这种区别虽然微妙但很重要。

• #[repr(packed)] 会移除结构体字段之间的所有填充。这可能会对未对齐访问造成性能损失，在最坏的情况下，还会引发未定义的行为。通常情况下，我们都希望避免这种行为。

• smallnum 在不移除填充的同时，有助于打包并保持目标的本征对齐。实际上，它可以提高 [数据缓存] 性能，同时保证完全安全。

为了进行极端的尺寸优化，你可以将 smallnum 与 #[repr(packed)]

示例：集合索引

当集合的大小在编译时已知时，可以对该索引变量进行尺寸优化。

• 目标： 集合/容器索引运算符的值
• 输出： x * 1 其中
  • x< size_of<usize>()

use smallnum::{small_unsigned, SmallUnsigned};
use core::mem::size_of_val;

const MAX_SIZE: usize = 500;
let mut my_array: [u8; MAX_SIZE] = [0x00; MAX_SIZE];

let idx: usize = 5;
let small_idx: small_unsigned!(MAX_SIZE) = 5;

// Equivalent values
my_array[idx] = 0xff;
assert_eq!(my_array[idx], my_array[small_idx.usize()]);

// Memory savings (6 bytes on a 64-bit system)
#[cfg(target_pointer_width = "64")]
assert_eq!(size_of_val(&idx) - size_of_val(&small_idx), 6);

请注意，在作用域中拥有特质 SmallUnsigned 允许调用 small_idx.usize()。此函数返回一个 usize，方便索引，无论宏选择了哪种类型（如上述示例中的 u16），因此相较于64位宿主的 u64，可以节省6个字节。

示例：树节点元数据

当树的最大容量在编译时已知时，每个节点中存储的元数据可以进行尺寸优化。

• 目标： 内部元数据
• 输出： x * n 其中
  • x<= size_of<usize>()
  • n==node_cnt

use smallnum::small_unsigned;
use core::mem::size_of;

const MAX_CAPACITY: usize = 50_000;

// Regular node in a binary tree
pub struct BinTree<T> {
    value: T,
    left_child: Option<Box<BinTree<T>>>,
    right_child: Option<Box<BinTree<T>>>,
    subtree_size: usize,
}

// Node with size-optimized metadata
pub struct SmallBinTree<T> {
    value: T,
    left_child: Option<Box<SmallBinTree<T>>>,
    right_child: Option<Box<SmallBinTree<T>>>,
    subtree_size: small_unsigned!(MAX_CAPACITY),
}

// Per-node memory savings (8 bytes on a 64-bit system)
#[cfg(target_pointer_width = "64")]
assert_eq!(size_of::<BinTree<i16>>() - size_of::<SmallBinTree<i16>>(), 8);

示例：基于索引的图

当实现一个最大容量在编译时已知的基于 {索引，区域}-基于图 时，每个结构（边或节点）中存储的索引可以进行尺寸优化。

• 目标： 内部“指针”表示
• 输出： (x + y) * n 其中
  • x<= size_of<usize>()
  • y<= size_of<Option<usize>>()
  • n==edge_cnt

use smallnum::small_unsigned;
use core::mem::size_of;

const MAX_CAPACITY: usize = 50_000;

// Based on "Modeling graphs in Rust using vector indices" by Niko Matsakis (April 2015)
// http://smallcultfollowing.com/babysteps/blog/2015/04/06/modeling-graphs-in-rust-using-vector-indices/

// Unoptimized indexes
pub type NodeIdx = usize;
pub type EdgeIdx = usize;

pub struct EdgeData {
    target: NodeIdx,
    next_outgoing_edge: Option<EdgeIdx>
}

// Optimized indexes
pub type SmallNodeIdx = small_unsigned!(MAX_CAPACITY);
pub type SmallEdgeIdx = small_unsigned!(MAX_CAPACITY);

pub struct SmallEdgeData {
    target: SmallNodeIdx,
    next_outgoing_edge: Option<SmallEdgeIdx>
}

// Per-edge memory savings (18 bytes on a 64-bit system)
#[cfg(target_pointer_width = "64")]
assert_eq!(size_of::<EdgeData>() - size_of::<SmallEdgeData>(), 18);

高级示例

请参阅 examples/ 目录，使用 cargo run --example <file_name> 运行。

宏 <-> 类型选择集

• small_unsigned! <-> (u8, u16, u32, u64, u128)
• small_signed! <-> (i8, i16, i32, i64, i128)