装箱、栈和堆

简介

在本实验中，我们将探索 Rust 中的装箱（boxing）、栈分配和堆分配概念。在 Rust 中，所有值默认都是在栈上分配的，但可以使用 Box<T> 类型将它们装箱（在堆上分配）。一个装箱是指向堆分配值的智能指针，当它超出作用域时，其析构函数会被调用，堆上的内存会被释放。装箱允许创建双重间接引用，并且可以使用 * 运算符进行解引用。本实验提供了代码示例，并解释了装箱的工作原理以及它如何影响栈上的内存分配。

注意：如果实验未指定文件名，你可以使用任何你想要的文件名。例如，你可以使用 main.rs，并通过 rustc main.rs &&./main 进行编译和运行。

Skills Graph

装箱、栈和堆

在 Rust 中，所有值默认都是在栈上分配的。通过创建一个 Box<T>，值可以被“装箱”（在堆上分配）。一个装箱是指向类型为 T 的堆分配值的智能指针。当一个装箱超出作用域时，其析构函数会被调用，内部对象被销毁，堆上的内存被释放。

装箱值可以使用 * 运算符进行解引用；这会移除一层间接引用。

use std::mem;

#[allow(dead_code)]
#[derive(Debug, Clone, Copy)]
struct Point {
    x: f64,
    y: f64,
}

// 一个矩形可以通过其左上角和右下角在空间中的位置来指定
#[allow(dead_code)]
struct Rectangle {
    top_left: Point,
    bottom_right: Point,
}

fn origin() -> Point {
    Point { x: 0.0, y: 0.0 }
}

fn boxed_origin() -> Box<Point> {
    // 在堆上分配这个点，并返回指向它的指针
    Box::new(Point { x: 0.0, y: 0.0 })
}

fn main() {
    // （所有类型注释都是多余的）
    // 栈分配的变量
    let point: Point = origin();
    let rectangle: Rectangle = Rectangle {
        top_left: origin(),
        bottom_right: Point { x: 3.0, y: -4.0 }
    };

    // 堆分配的矩形
    let boxed_rectangle: Box<Rectangle> = Box::new(Rectangle {
        top_left: origin(),
        bottom_right: Point { x: 3.0, y: -4.0 },
    });

    // 函数的输出可以被装箱
    let boxed_point: Box<Point> = Box::new(origin());

    // 双重间接引用
    let box_in_a_box: Box<Box<Point>> = Box::new(boxed_origin());

    println!("Point 在栈上占用 {} 字节",
             mem::size_of_val(&point));
    println!("Rectangle 在栈上占用 {} 字节",
             mem::size_of_val(&rectangle));

    // 装箱大小 == 指针大小
    println!("装箱后的 Point 在栈上占用 {} 字节",
             mem::size_of_val(&boxed_point));
    println!("装箱后的 Rectangle 在栈上占用 {} 字节",
             mem::size_of_val(&boxed_rectangle));
    println!("装箱后的箱子在栈上占用 {} 字节",
             mem::size_of_val(&box_in_a_box));

    // 将 `boxed_point` 中包含的数据复制到 `unboxed_point`
    let unboxed_point: Point = *boxed_point;
    println!("解装箱后的 Point 在栈上占用 {} 字节",
             mem::size_of_val(&unboxed_point));
}

总结

恭喜你！你已经完成了“装箱、栈和堆”实验。你可以在 LabEx 中练习更多实验来提升你的技能。