用了这么多年Rust终于搞明白了内存分布！

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。

1. 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：

2. 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。

这些数据结构Rust分配的时候都是在栈上的。

栈特点：

1. 分配快
2. 大小受限

1. 分配慢
2. 大小不受限
3.  

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

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。

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。

1. 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），

2. 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。

3. 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。

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：

1. pointer (1 machine word)：指向实际被切片的数据。

2. length (1 machine word): 切片长度，即有多少个T(本例中T为i32)。

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。

1. pointer (1 machine word)：指向实际被切片的字符串。

2. length (1 machine word): 切片长度。

struct Data

struct Data {
   nums: Vec<usize>,
   dimension: (usize, usize),
}

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>),

pub enum Option<T> {
  None,
  Some(T),
}

let t: (i32, String) = (5, “Hello”.to_string);
let mut b = Box::new(t);

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。