Rust 内存管理如何向初学者发挥作用。

你有没有想过，当你运行一个程序时，你的内存会发生什么？你编写代码的方式又会如何影响系统中的许多其他东西？

该文章将帮助您更多地了解管理内存以及RUST 如何运作这个主题。

1. 栈和堆

在了解 Rust 的功能之前，你需要先了解一些概念。通常，我们有两种类型的内存，分别称为：栈 (Stack) 和堆 (Heap)。现在我们来介绍一下它们。

1.1 内存：堆栈

栈，顾名思义，工作原理类似堆栈，遵循“后进先出”（LIFO）的原则。分步骤解释会更容易理解：

想象一堆盘子；
第一个放入的盘子是最后一个被取出的；
当调用一个函数时，一块内存会被‘堆叠’在堆栈的顶部；
当函数结束时，该块将被“出栈”，从而释放该内存。

通常，编译器（在编译时）知道将存储在堆栈中的值，因为它知道存储需要多少内存。此过程自动发生，所有值都会从内存中删除。

下面是一个例子：

fn main() {
    let number = 12; // at this moment the variable has created

    println!("{}", number); // 12 
} // When the owner (main function) goes out of scope, the value will be dropped

在 Rust 中，我们只需使用即可创建一些作用域{}，这会在堆栈中添加具有有限生命周期的层。离开该特定作用域后，内存将被清除，相关信息也会丢失。一个简单易懂的例子是：

fn main() {
    {
        let number = 12;

        println!("{}", number); // 12
    }

    println!("{}", number); // Cannot find value `number` in this scope
}

1.2 内存：堆

简而言之：堆内存是用于分配可能发生变化的数据的空闲内存空间。

想象一下，您需要在启动程序后存储一些变量，这个变量在编译时没有已知的固定大小，因为它的大小可以变化或者是在内存中的直接分配。

如果上述任何一种情况都符合，我们就知道我们拥有的是堆内存，而不是栈内存。堆内存更灵活，空间也更大。看一下：

let number = Box::new(12); // alocate a integer in heap

let name = String::from("Canhassi"); // alocate a String in heap

在 Rust 中我们有两个types字符串，&str和String。

&str：根据所写文本具有固定的大小；
字符串：具有可以增加、减少和删除的大小。

...这就是为什么String它存储在堆和&str堆栈上。

释放堆内存的一种方法是：当存储堆上某些内容的变量离开函数范围（到达函数末尾）时，它将以与堆栈相同的方式被释放。

好了，现在我们对这两种内存类型都有了清晰的认识，那么栈和堆在内存管理上到底有什么区别呢？让我们来看看它们的区别！

2. 借贷检查器

借用检查器是Rust 编译器的一部分，用于检查并确保遵守所有权、借用和生命周期规则。

说实话，一开始我有点不明白它的工作原理，而且我发现这在新 Rustacean 中很常见。不过别担心，我的朋友。我会用最好的方法教你。不过首先，我们先看看下面的代码：

fn main() {
    let name = String::from("Canhassi"); // Creating a string variable

    print_name(name); // calling the print_name function passing the variable

    println!("{}", name); // Error: name borrowed to print_name()
}

fn print_name(name: String) {
    println!("{}", name); // print "Canhassi"
}

如果使用该代码运行编译器，您将看到以下错误：

borrow of moved value: name

当我们调用print_name函数时，name变量将被移动到另一个作用域，该作用域将成为它的新所有者。“所有者越过作用域”的规则将再次适用。借用检查器确保一旦所有权转移，原始变量将不再用于访问该值。上面的代码中就发生了这种情况。

使用原始变量的另一种方法是使用类似的引用。

fn main() {
    let name = String::from("Canhassi"); // Creating a string variable

    print_name(&name); // calling the print_name function passing the variable

    println!("{}", name); // print "Canhassi"
}

fn print_name(name: &String) {
    println!("{}", name); // print "Canhassi"
}

PS：这些借用检查规则仅适用于堆中分配的对象。

3. 预防错误

借用检查器是确保 Rust 内存安全的基础，无需垃圾收集器。

在其他语言（例如 C 和 C++）中，我们（作为开发人员）必须使用某些函数手动释放内存。众所周知，C++ 允许出现内存管理错误，包括内存泄漏。C++ 本身不会导致内存泄漏。相反， C++为程序员提供了极大的灵活性和控制力，如果使用不当，这种自由可能会导致错误。

一个著名的错误是未定义行为，例如，想象一个函数返回一个变量的引用

fn main() {
    let number = foo(); // calling foo function
}

fn foo() -> &i32 {
    let number = 12; // creating a var number

    &number // try return a reference of var number
}

这段代码无法运行，因为 Rust 编译器对内存管理有限制规则。我们不能返回 var 的引用，number因为这样会超出函数的作用域，导致 varnumber消失，所以 Rust 不允许这种情况发生。在 C++ 中，我们可以这样做，但这会导致臭名昭著的内存泄漏。

我认为知道 Rust 编译器避免这种类型的错误是很酷的...如果这个主题对你来说很新，我可以告诉你，内存泄漏可能会花费很多钱，而且很难修复，因为从来都不是只有一个内存泄漏。

另一个示例是双重释放，当您尝试释放同一个对象两次时（例如在 C 代码中）就会发生这种情况。

char* ptr = malloc(sizeof(char));

*ptr = 'a';
free(ptr);
free(ptr);

这个主题非常广泛，使用其他语言时也很容易出现类似的错误。不过，我会让你自己研究，并确保在这篇文章的评论区告诉我更多相关信息！

未定义行为
 双重释放

4. 结论

我写这篇文章的目的是更全面地介绍 Rust 的内存管理机制。但为了更全面地了解 Rust 的内存管理，我推荐您阅读《Rust 编程语言》一书的第四章。书中有更多示例和相关内容的讲解。

真心希望这篇文章对你有帮助！！🦀🦀

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文章来源：https://dev.to/canhassi/how-rust-memory-management-work-to-beginners-622

Rust 内存管理如何向初学者发挥作用。

Rust 内存管理如何向初学者发挥作用。

目录

1. 栈和堆

1.1 内存：堆栈

1.2 内存：堆

2. 借贷检查器

3. 预防错误

4. 结论