Rust所有权和内存分析图解 _内存分析

本文概述

了解所有权
什么是所有权？
所有权要点
所有权规则
所有权示例
内存和分配
步骤1
第2步
第三步
复制特征的使用
所有权和职能
返回值和范围

了解所有权所有权是Rust编程语言提供的独特功能, 并且无需使用垃圾收集器或指针就可以保证内存安全。
什么是所有权？当代码块拥有资源时, 称为资源所有权。代码块创建一个包含资源的对象。当控件到达块的末尾时, 对象被销毁, 资源被释放。
所有权要点

“ 所有者” 可以根据可变性来更改变量的所有者值。
所有权可以转移到另一个变量。
所有权只是Rust中移动的语义。
所有权模型还保证了安全性。

所有权规则

在Rust中, 每个值都有一个与之关联的变量, 称为其所有者。
一次只能有一个所有者。
当所有者超出范围时, 与之关联的值将被销毁。

所有权示例多个变量可以在Rust中相互交互。让我们看一个例子：
将x的值分配给变量y：

let x=10; let y=x;

在上面的示例中, x绑定到值10。然后, x的值分配给变量y。在这种情况下, 不会创建x的副本, 而是将x的值移动到变量y。因此, x的所有权转移到变量y, 并且变量x被破坏。如果我们尝试重用变量x, 则Rust会引发错误。让我们通过一个例子来理解这一点。

fn main(){ let x=10; let y=x; println!("value of x :{}", x); }

以下是以上示例的输出：

文章图片
内存和分配在Rust中, 数据可以存储在堆栈或堆内存中。

文章图片
堆栈内存：在堆栈内存中, 数据始终按顺序放置, 然后以相反的顺序删除。它遵循” 后进先出” 的原则, 即, 总是首先删除最后插入的数据。堆栈内存是有组织的内存。由于它访问内存的方式, 它比堆内存快。如果在编译时数据大小未知, 则使用堆内存来存储内容。
堆内存：堆内存是有组织的内存。操作系统在堆内存中找到一个空白空间并返回一个指针。此过程称为” 在堆上分配” 。

文章图片
此图显示堆栈包含指针, 而堆包含内容。
让我们看一个简单的内存分配示例。

fn main(){let v1=vec![1, 2, 3]; let v2=v1; }

步骤1 在程序的第一条语句中, 向量v1与值1, 2和3绑定。向量由三部分组成, 即指向存储器的指针, 该指针指向存储在存储器中的数据, 长度和容量。向量。这些部分存储在堆栈中, 而数据存储在堆内存中, 如下所示：

文章图片
第2步在第二个程序语句中, 将向量v1分配给向量v2。指针, 长度和容量被复制到堆栈上, 但是我们不将数据复制到堆内存中。让我们看一下内存表示形式：

文章图片
但是, 这种表示形式会产生问题。当v1和v2都超出范围时, 则两者都将尝试释放内存。这将导致双倍的可用内存, 并导致内存损坏。
第三步 Rust避免了第2步的情况, 以确保内存安全。 Rust不复制分配的内存, 而是认为v1向量不再有效。因此, 当v1超出范围时, 不需要释放v1的内存。

文章图片
复制特征的使用复制特征是一个特殊的注释, 它被放置在存储在堆栈上的整数之类的类型上。如果在类型上使用了复制特征, 那么即使在赋值操作之后, 也可以进一步使用较旧的变量。
以下是一些复制类型：

所有整数类型, 例如u32。
布尔类型, 布尔值true或false。
所有浮动类型, 例如f64。
字符类型, 字符。

所有权和职能将变量传递给函数时, 所有权将移至被调用函数的变量。传递值的语义等于将值分配给变量。
让我们通过一个例子来理解这一点：

fn main(){let s=String::from("srcmini"); take_ownership(s); let ch='a'; moves_copy(ch); println!("{}", ch); }fn take_ownership(str:String){ println!("{}", str); }fn moves_copy(c:char){println!("{}", c); }

【Rust所有权和内存分析图解】输出

srcminiaa

在上面的示例中, 字符串” s” 与值” srcmini” 绑定, 并且” s” 变量的所有权通过take_ownership()函数传递给变量” str” 。 ” ch” 变量与值” a” 绑定, 并且” ch” 变量的所有权通过move_copy()函数传递给变量” c” 。此后也可以使用” ch” 变量, 因为此变量的类型是” 复制” 特征。
返回值和范围从函数返回值也将转移所有权。让我们来看一下：