导读
Rust作为一门学习曲线十分陡峭的语言，掌握其核心基础数据结构的内存分布对学习Rust会有很大的帮助，本文由浅入深仔细介绍了Rust的各个数据结构在内存中的分布情况。先决条件 Prerequisite
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我们本文的机器预设是32位的（主要为了画图可以精简一点），所有和位相关的数据结构均会用上标标记（即这些数据结构占用的是1 machine word）。例如：
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数据结构基本单位示图:
蓝色的框框代表1个byte，绿色的框框pointer下的（1|2|3|4）代表pointer在32位机器上rust是4个byte，他们整体被框在绿色框框中代表一个pointer。
一、基本类型
这些数据结构Rust分配的时候都是在栈上的。
1.1 Stack栈 vs Heap堆
我们只提炼一些最基本的区别概要，更多的细节可以看这篇文章[1]有比较好的解释。
栈特点：
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分配快 -
大小受限
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分配慢 -
大小不受限
二、元组 Tuple
let a:(char, u8, i32) = ('a', 7, 354);
size_of::<(char, u8, i32)>(); // 打印结果 12
align_of::<(char, u8, i32)>(); // 打印结果 4
三、引用 Reference
let a: i8 = 6;
let b : &i8 = &a;a 是一个i8，b是一个指向 a 的reference，我们可以看下他俩的内存分布。
首先，Rust会在栈上分配一个大小为1byte的i8存储a，接着会在内存另外一个空间（不一定和a连续）分配b，b中存储的内存空间会指向a所在的内存空间，同时b的内存占用大小即pointer的大小。
四、Array数租 和 Vector动态数组
接下来我们来看看Rust的数组Array和动态数组Vector的内存分布，以下面的数组和动态数组为例。
let a: [i8; 3] = [1, 2, 3];
let b: Vec<i8> = vec![1, 2, 3];数组Array是固定大小的，所以在创建的时候都指定好了长度；动态数组Vector，由其名字就可以知道他是可以自由伸缩的，那么我们来看看Rust是怎么在内存上存储这两位数据结构的。
对于Vector b就有点特殊啦，他会由如下三个部分组成：
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pointer : pointer b会指向vector b在堆上的实际数据（目前是1, 2, 3 共3 * 1 byte），
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cap（图中上标32代表这个值和机器位数有关，最后复习一次哦）: cap代表最多多少个T(本例中T是i8）的内存可以在堆上让这个动态数组使用，默认大小为创建时的T个数，可根据使用需求自动扩容，但每次扩容时会带来reallocate影响到性能。
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len (1 machine word)，代表目前有多少个T（本例中T是i8）的内存真实被该动态数组使用。
以上即可看到数组和动态数组由于在“动态”这个特点上的不同，出现的内存分布差异啦。
4.1 Slice 数组切片
假设我们想获取到上面例子中a和b两个Array和Vector的前两个元素。
let slice_1: [i32] = a[0..2];
let slice_2: [i32] = b[0..2];然而，对于[i32]，Rust没法在编译时明确这个变量需要多少内存，因而也没法在栈上分配内存，因而上例中的slice_1和slice_2实际上会编译失败。这样的变量称之为dynamically sized type，后续会讲到string slice和trait object也属于这个范畴。
let slice_1: &[i32] = &a[0..2]
let slice_2: &[i32] = &b[0..2]当reference指向dynamically sized type时，Rust实际会使用到一个胖指针（fat pointer），其中包含：
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pointer (1 machine word)：指向实际被切片的数据。
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length (1 machine word): 切片长度，即有多少个T(本例中T为i32)。
五、String, str, &str
let s1: String = String::from(“HELLO”);
let s2: &str = “ЗдP”; // д -> Russian Language
let s3: &str = &s1[1..3];首先，s1是一个String，String实质上就是Vec的一个包装，其中也是在栈上有一个指针 + cap( 1 machine word ) + len ( 1 machine word )，指针指向了该String实际在堆上的值。String是保证UTF-8兼容的。
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pointer (1 machine word)：指向实际被切片的字符串。
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length (1 machine word): 切片长度。
六、Struct
6.1 unit-like Struct
struct Data
6.2 Struct with named fields && tuple-like struct
struct Data {
nums: Vec<usize>,
dimension: (usize, usize),
}
七、Enum
enum HTTPStatus {
Ok,
NotFound,
}对于C-style enum，在内存中，rust会根据该enum中最大的数来选择内存占用最小的int来存储，此例中没有指定就会默认Ok为0，NotFound为1，Rust选择占用1 byte的i8来存储enum。
enum HttpStatus {
Ok = 200,
NotFound = 404,
}
Empty,
Number(i32),
Array(Vec<i32>),
7.1 Option
pub enum Option<T> {
None,
Some(T),
}
八、Box
（图中省去了padding）
let t: (i32, String) = (5, “Hello”.to_string);
let mut b = Box::new(t);
文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-433120.html
可以看到，原本在栈上的内容都被转移到Heap上，减少了我们在栈上的内存空间消耗。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-433120.html
到了这里，关于用了这么多年Rust终于搞明白了内存分布！的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！
