14、Rust 数据实现与内存管理详解

Rust 数据实现与内存管理详解

1. 寄存器分配与内存管理概述

在汇编语言甚至 C 语言中，处理器寄存器分配是一个重要概念，但在 Rust 中不存在这一概念，因为它会将代码限制在特定的目标硬件架构上。不过，代码优化器可以将栈分配的对象移动到处理器寄存器中，只要程序的行为保持不变。

这意味着在源代码层面看似是栈分配的对象，在机器码层面可能会变成寄存器分配的对象。这当然取决于目标架构，目标处理器的寄存器越多，能分配到寄存器中的变量就越多。

对于程序员来说，寄存器分配通常无关紧要。但如果你使用源代码级调试器检查高度优化程序的内存内容，会发现一些栈分配的变量消失了。因此，调试时应指示编译器生成未优化的可执行代码，除非你想直接调试机器码。

2. 数据实现相关知识

在 Rust 中，我们可以了解到许多关于数据实现的知识，包括：
- 如何知道各种类型的对象占用多少栈字节。
- 如何缩短访问外部模块中声明的函数的路径。
- 原始类型对象中的位是如何存储的。
- 如何知道对象在内存中的存储位置。
- 为什么填充会增加某些对象占用的大小。
- 向量是如何实现的。

3. 发现对象的大小

Rust 编译器在给定源文件时，可以自由生成任何机器代码，只要其行为符合 Rust 语言对该源文件的规定。因此，对于一个变量，它使用多少内存位以及在内存中的位置并没有明确规定。编译器甚至可能因为变量未被使用或被保存在处理器寄存器中而将其从内存中移除。

不过，我们可以通过一些 Rust 特性来了解 Rust 程序使用的数据排列的典型实现：

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