導讀
Rust作為一門學習曲線十分陡峭的語言，掌握其核心基礎數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)存分布對學習Rust會有很大的幫助，本文由淺入深仔細介紹了Rust的各個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在內(nèi)存中的分布情況。

1. 我們本文的機器預設是32位的（主要為了畫圖可以精簡一點），所有和位相關的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)均會用上標標記（即這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)占用的是1 machine word）。例如：

2. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本單位示圖:

   

藍色的框框代表1個byte，綠色的框框pointer下的（1|2|3|4）代表pointer在32位機器上rust是4個byte，他們整體被框在綠色框框中代表一個pointer。

?

這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Rust分配的時候都是在棧上的。

棧特點：

1. 分配快
2. 大小受限

1. 分配慢
2. 大小不受限
3. ?

?

let a:(char, u8, i32) = ('a', 7, 354);
size_of::<(char, u8, i32)>(); // 打印結(jié)果 12
align_of::<(char, u8, i32)>(); // 打印結(jié)果 4

let a: i8 = 6;
let b : &i8 = &a;

a?是一個i8，b是一個指向?a?的reference，我們可以看下他倆的內(nèi)存分布。

首先，Rust會在棧上分配一個大小為1byte的i8存儲a，接著會在內(nèi)存另外一個空間（不一定和a連續(xù)）分配b，b中存儲的內(nèi)存空間會指向a所在的內(nèi)存空間，同時b的內(nèi)存占用大小即pointer的大小。

?

接下來我們來看看Rust的數(shù)組Array和動態(tài)數(shù)組Vector的內(nèi)存分布，以下面的數(shù)組和動態(tài)數(shù)組為例。

let a: [i8; 3] = [1, 2, 3];
let b: Vec<i8> = vec![1, 2, 3];

數(shù)組Array是固定大小的，所以在創(chuàng)建的時候都指定好了長度；動態(tài)數(shù)組Vector，由其名字就可以知道他是可以自由伸縮的，那么我們來看看Rust是怎么在內(nèi)存上存儲這兩位數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的。

1. pointer : pointer b會指向vector b在堆上的實際數(shù)據(jù)（目前是1, 2, 3 共3 * 1 byte），

2. cap（圖中上標32代表這個值和機器位數(shù)有關，最后復習一次哦）: cap代表最多多少個T(本例中T是i8）的內(nèi)存可以在堆上讓這個動態(tài)數(shù)組使用，默認大小為創(chuàng)建時的T個數(shù)，可根據(jù)使用需求自動擴容，但每次擴容時會帶來reallocate影響到性能。

3. len (1 machine word)，代表目前有多少個T（本例中T是i8）的內(nèi)存真實被該動態(tài)數(shù)組使用。

以上即可看到數(shù)組和動態(tài)數(shù)組由于在“動態(tài)”這個特點上的不同，出現(xiàn)的內(nèi)存分布差異啦。

let slice_1: [i32] = a[0..2];
let slice_2: [i32] = b[0..2];

然而，對于[i32]，Rust沒法在編譯時明確這個變量需要多少內(nèi)存，因而也沒法在棧上分配內(nèi)存，因而上例中的slice_1和slice_2實際上會編譯失敗。這樣的變量稱之為dynamically sized type，后續(xù)會講到string slice和trait object也屬于這個范疇。

let slice_1: &[i32] = &a[0..2]
let slice_2: &[i32] = &b[0..2]

當reference指向dynamically sized type時，Rust實際會使用到一個胖指針（fat pointer），其中包含：

1. pointer (1 machine word)：指向?qū)嶋H被切片的數(shù)據(jù)。

2. length (1 machine word): 切片長度，即有多少個T(本例中T為i32)。

let s1: String = String::from(“HELLO”);
let s2: &str = “ЗдP”;  // д -> Russian Language
let s3: &str = &s1[1..3];

首先，s1是一個String，String實質(zhì)上就是Vec的一個包裝，其中也是在棧上有一個指針 + cap( 1 machine word ) + len ( 1 machine word )，指針指向了該String實際在堆上的值。String是保證UTF-8兼容的。

1. pointer (1 machine word)：指向?qū)嶋H被切片的字符串。

2. length (1 machine word): 切片長度。

struct Data

struct Data {
   nums: Vec<usize>,
   dimension: (usize, usize),
}

enum HTTPStatus {
   Ok,
   NotFound,
}

對于C-style enum，在內(nèi)存中，rust會根據(jù)該enum中最大的數(shù)來選擇內(nèi)存占用最小的int來存儲，此例中沒有指定就會默認Ok為0，NotFound為1，Rust選擇占用1 byte的i8來存儲enum。

enum HttpStatus {
   Ok = 200,
  NotFound = 404,
}

 Empty,
  Number(i32),
  Array(Vec<i32>),

?

pub enum Option<T> {
  None,
  Some(T),
}

let t: (i32, String) = (5, “Hello”.to_string);
let mut b = Box::new(t);

可以看到，原本在棧上的內(nèi)容都被轉(zhuǎn)移到Heap上，減少了我們在棧上的內(nèi)存空間消耗。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-433120.html

到了這里，關于用了這么多年Rust終于搞明白了內(nèi)存分布！的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！