1.5 内存 Pt.3深入探究Rust堆内存底层实现1.5.1. 堆内存(Heap)Heap意味着混乱而stack则相对比较整齐。Heap是一个内存池并没有绑定到当前程序的调用栈而stack绑定到当前程序的调用栈。Heap是为在编译时没有已知大小的类型准备的而stack上的数据在编译时大小必须已知。如图heap上的数据存放的位置和自身的大小都是不一定的比较常见的情况是stack有一个指针指向heap上的数据。什么叫在编译时大小不已知- 一些类型会随着时间变大或变小例如String、VecT。这些类型本身是Sized的在栈上是固定大小的结构体但它们拥有的缓冲区在堆上可以改变大小。- 另一些类型的大小不会改变但是无法告诉编译器需要分配多少内存- 另一个例子是trait对象详见 【Rust自学】19.5.4. 动态大小和和Sizedtrait它允许程序员模拟一些动态语言的特性——将多个类型放进一个容器- 真正的动态大小类型(dynamically sized types简称DST)——也叫unsized types——包括切片如str、[T]以及trait对象如dyn Trait。String和VecT本身不是DST它们是通过一个Sized句柄来管理堆上动态大小数据的。Heap允许你显示地分配连续的内存块。当这么做时你就会得到一个指针它指向内存开始的地方。Heap中的值会一直有效直到你对它显式地释放。如果你想让值活得比当前函数frame详见 1.4. 内存 Pt.2的生命周期还长就很有用。如果值是函数的返回值那么调用函数可以在它的stack上留一些空间给被调用函数让它把值在返回前写入进去。1.5.2. 堆内存与线程安全如果想要把值送到另一个线程当前线程可能根本无法与那个线程共享stack frames你就可以把它存在堆内存上。因为函数返回时堆内存上的分配不会消失所以你在一个地方为值分配内存把指向它的指针传给另一个线程就可以让那个线程安全地操作于这个值。换一种说法当你分配堆内存时结果指针会有一个无约束的生命周期你的程序想让数据活多久都行。1.5.3. 堆内存的交互机制堆内存上的变量必须通过指针访问。看个例子fn main(){ let a: i32 40; // Stack let b: Boxi32 Box::new(60); // Heap let result a b; let result a *b; println!({} {} {}, a, b, result); }输出error[E0277]: cannot add Boxi32 to i32 -- src/main.rs:4:20 | 4 | let result a b; | ^ no implementation for i32 Boxi32 | help: the trait AddBoxi32 is not implemented for i32 help: consider dereferencing here | 4 | let result a *b; | a是i32类型放在栈内存上的b是Boxi32类型放在堆内存上的但是这么写肯定是有问题的问题出在let result a b;上堆内存上的数据必须通过指针来访问b是指针a是数字两者类型不同肯定不能相加。所以我们删掉这句话把原代码改成fn main(){ let a: i32 40; // Stack let b: Boxi32 Box::new(60); // Heap let result a *b; println!({} {} {}, a, b, result); }let result a *b;通过*对b进行了解引用把指针指向的值60取出来了。输出40 60 100Rust与堆内存的交互方式Rust里与堆内存交互的主要方式就是BoxT类型。当我们使用Box::new函数创建类型为BoxT的实例时值传进Box::new函数的参数就会被放在堆内存上返回的(BOxT)就是指向堆内存上的指针。当Box被丢弃时内存就会被释放。如果忘记释放堆内存就会导致内存泄漏。但有时候程序员会故意让内存泄漏例如有一个只读的配置整个程序都需要访问它。这时候就可以通过Box::leak得到一个‘static引用从而显式地让其进行泄露。看个例子use std::mem::drop; fn main(){ let a Box::new(1); let b Box::new(1); let c Box::new(1); let result1 *a *b *c; drop(a); let d Box::new(1); let result2 *b *c *d; println!({} {}, result1, result2); }使用std::mem::drop函数可以手动释放我们讲讲这个程序的逻辑- 首先声明了变量a、b和c值都是存储在堆内存上的1Boxi32类型- 使用*对三个变量都进行解引用然后相加得到result1- 得到result1之后使用drop函数直接抛弃了a- 然后声明了变量d值是存储在堆内存上的1Boxi32类型- 使用对*三个变量(b、c和d)进行解引用然后相加得到result2- 打印出result1和result2我们用一张图来看看这个程序执行中内存的变化
【Rust中级教程】1.5. 内存 Pt.3：深入探究Rust堆内存底层实现
1.5 内存 Pt.3深入探究Rust堆内存底层实现1.5.1. 堆内存(Heap)Heap意味着混乱而stack则相对比较整齐。Heap是一个内存池并没有绑定到当前程序的调用栈而stack绑定到当前程序的调用栈。Heap是为在编译时没有已知大小的类型准备的而stack上的数据在编译时大小必须已知。如图heap上的数据存放的位置和自身的大小都是不一定的比较常见的情况是stack有一个指针指向heap上的数据。什么叫在编译时大小不已知- 一些类型会随着时间变大或变小例如String、VecT。这些类型本身是Sized的在栈上是固定大小的结构体但它们拥有的缓冲区在堆上可以改变大小。- 另一些类型的大小不会改变但是无法告诉编译器需要分配多少内存- 另一个例子是trait对象详见 【Rust自学】19.5.4. 动态大小和和Sizedtrait它允许程序员模拟一些动态语言的特性——将多个类型放进一个容器- 真正的动态大小类型(dynamically sized types简称DST)——也叫unsized types——包括切片如str、[T]以及trait对象如dyn Trait。String和VecT本身不是DST它们是通过一个Sized句柄来管理堆上动态大小数据的。Heap允许你显示地分配连续的内存块。当这么做时你就会得到一个指针它指向内存开始的地方。Heap中的值会一直有效直到你对它显式地释放。如果你想让值活得比当前函数frame详见 1.4. 内存 Pt.2的生命周期还长就很有用。如果值是函数的返回值那么调用函数可以在它的stack上留一些空间给被调用函数让它把值在返回前写入进去。1.5.2. 堆内存与线程安全如果想要把值送到另一个线程当前线程可能根本无法与那个线程共享stack frames你就可以把它存在堆内存上。因为函数返回时堆内存上的分配不会消失所以你在一个地方为值分配内存把指向它的指针传给另一个线程就可以让那个线程安全地操作于这个值。换一种说法当你分配堆内存时结果指针会有一个无约束的生命周期你的程序想让数据活多久都行。1.5.3. 堆内存的交互机制堆内存上的变量必须通过指针访问。看个例子fn main(){ let a: i32 40; // Stack let b: Boxi32 Box::new(60); // Heap let result a b; let result a *b; println!({} {} {}, a, b, result); }输出error[E0277]: cannot add Boxi32 to i32 -- src/main.rs:4:20 | 4 | let result a b; | ^ no implementation for i32 Boxi32 | help: the trait AddBoxi32 is not implemented for i32 help: consider dereferencing here | 4 | let result a *b; | a是i32类型放在栈内存上的b是Boxi32类型放在堆内存上的但是这么写肯定是有问题的问题出在let result a b;上堆内存上的数据必须通过指针来访问b是指针a是数字两者类型不同肯定不能相加。所以我们删掉这句话把原代码改成fn main(){ let a: i32 40; // Stack let b: Boxi32 Box::new(60); // Heap let result a *b; println!({} {} {}, a, b, result); }let result a *b;通过*对b进行了解引用把指针指向的值60取出来了。输出40 60 100Rust与堆内存的交互方式Rust里与堆内存交互的主要方式就是BoxT类型。当我们使用Box::new函数创建类型为BoxT的实例时值传进Box::new函数的参数就会被放在堆内存上返回的(BOxT)就是指向堆内存上的指针。当Box被丢弃时内存就会被释放。如果忘记释放堆内存就会导致内存泄漏。但有时候程序员会故意让内存泄漏例如有一个只读的配置整个程序都需要访问它。这时候就可以通过Box::leak得到一个‘static引用从而显式地让其进行泄露。看个例子use std::mem::drop; fn main(){ let a Box::new(1); let b Box::new(1); let c Box::new(1); let result1 *a *b *c; drop(a); let d Box::new(1); let result2 *b *c *d; println!({} {}, result1, result2); }使用std::mem::drop函数可以手动释放我们讲讲这个程序的逻辑- 首先声明了变量a、b和c值都是存储在堆内存上的1Boxi32类型- 使用*对三个变量都进行解引用然后相加得到result1- 得到result1之后使用drop函数直接抛弃了a- 然后声明了变量d值是存储在堆内存上的1Boxi32类型- 使用对*三个变量(b、c和d)进行解引用然后相加得到result2- 打印出result1和result2我们用一张图来看看这个程序执行中内存的变化
