[Rust](笔记) 程序内存布局

内存布局

+------------------+  高地址
|      Stack       |  (栈：局部变量、函数调用信息等)
|        ↓         |   - 函数内的局部变量（例如基本类型、结构体等）
|                  |   - 动态分配的类型的元数据（例如 `String` 的指针、长度、容量）
+------------------+
|        ↑         |
|       Heap       |  (堆：动态分配的内存，通常通过 Box、Vec、String 等分配)
|                  |   - `Box::new`、`Vec::new`、`String::from` 创建的内容
|                  |   - 对象的数据存储位置
+------------------+
|       BSS        |  (未初始化的静态/全局变量)
|                  |   - `static mut COUNT: u32;` 等未初始化的变量
+------------------+
|      Data        |  (已初始化的静态/全局变量)
|                  |   - `static NUMBERS: [i32; 3] = [1, 2, 3];` 等初始化的变量
+------------------+
|     .rodata      |  (只读数据段：常量、字符串字面量等)
|                  |   - 字符串字面量 `let s = "hello";`
|                  |   - `const SIZE: u16 = 1024;`
+------------------+
|      Text        |  (代码段：存放编译后的机器码)
|                  |   - 函数的机器码
|                  |   - 程序执行的指令
+------------------+  低地址
  • 只读数据段 .rodata 和 已初始化数据段 Data 中的静态/全局变量有时候会交叉，因为它们都是程序中“静态”部分的一部分。不同的编译器和操作系统对这两个区域的划分可能有所不同。
  • 栈和堆是动态变化的，而其他如数据段、只读数据段等通常是静态的，在程序运行时不会改变。

内存地址与指针

类型 定义 特点 使用场景 Rust示例
内存地址 内存中具体位置的数值标识 只读、基础（仅为地址，不可操作） 低级编程（通过指针间接使用） 如0x7ffd5d8e3a40 Rust中不直接使用，通常通过指针间接访问。
指针 存储内存地址的变量 有类型、可以操作所指向的内存，Rust有安全检查 内存引用、间接访问内存 let ptr: *const i32 = &x（裸指针示例，需在unsafe块内使用）
裸指针 不安全的原始指针（即直接操作内存的指针） 无安全检查，允许可变或不可变操作 底层系统编程、FFI等 let raw_ptr = &value as *const i32（unsafe块中使用）
胖指针 包含地址和额外元数据（如长度） 存储额外信息（如切片的长度或类型信息），更复杂 切片、动态大小类型 &[i32]、&str、*const [i32]（切片、动态大小类型的示例）

备注：

  1. 内存地址：Rust中一般不会直接使用内存地址，而是通过指针来间接引用。实际使用时，指针的地址值是通过指针类型表示的。
  2. 指针：指针分为可变指针（&mut T）和不可变指针（&T）。unsafe代码中也有裸指针（*const T 和 *mut T）可用于底层操作。
  3. 裸指针：裸指针不受Rust的所有权和借用检查系统的保护，因此在使用时需要特别小心，通常需要在unsafe块中使用。
  4. 胖指针：常用于处理动态大小类型（DST），如切片（&[T]）、字符串切片（&str）和trait对象（dyn Trait）等。

栈与堆的小记

栈内存从高位地址向下增长，且栈内存是连续分配的，一般来说操作系统对栈内存的大小都有限制，因此 C 语言中无法创建任意长度的数组。在 Rust 中，main 线程的栈大小是 8MB，普通线程是 2MB，在函数调用时会在其中创建一个临时栈空间，调用结束后 Rust 会让这个栈空间里的对象自动进入 Drop 流程，最后栈顶指针自动移动到上一个调用栈顶，无需程序员手动干预，因而栈内存申请和释放是非常高效的。

与栈相反，堆上内存则是从低位地址向上增长，堆内存通常只受物理内存限制，而且通常是不连续的，因此从性能的角度看，栈往往比堆更高。

posted @ 2025-01-17 16:35  demo_you  阅读(88)  评论(0)    收藏  举报