12、Rust 内存管理生命周期详解

Rust 内存管理生命周期详解

1. 从状态机角度看程序与内存管理

计算机程序可以被建模为有限状态机。一个运行中的程序会接受各种形式的输入，如文件输入、命令行参数、网络调用、中断等，并从一个状态转换到另一个状态。以设备驱动为例，它可能处于未初始化、活跃或非活跃状态。当设备驱动刚启动（加载到内存）时，处于未初始化状态；当设备寄存器初始化完成并准备好接受事件时，进入活跃状态；若进入暂停模式，无法接受输入，则进入非活跃状态。对于像串口这样的通信设备，其驱动还可能处于发送或接收状态，中断可以触发状态之间的转换。

任何类型的程序，无论是内核组件、命令行工具、网络服务器还是电子商务应用，都可以用状态和状态转换来建模。状态在程序中由程序员用一组带有值的变量表示，这些值存储在运行程序（进程）的虚拟内存中。由于程序会经历大量的状态转换（顶级社交媒体网站程序每天要处理数亿次状态转换），所有这些状态和转换都在内存中表示，然后持久化到磁盘。现代分层应用程序栈的每个组件（包括前端应用、后端服务器、网络栈、其他系统程序和操作系统内核实用程序）都需要能够高效地分配、使用和释放内存。因此，了解程序的内存布局在其生命周期内如何变化，以及程序员如何使其高效是很重要的。

2. 内存管理生命周期概述

内存管理生命周期主要有三个步骤：
1. 内存分配
2. 内存使用和操作
3. 内存释放（解除分配）

不同编程语言执行这三个步骤的方式各不相同。

语言类型	内存分配	内存使用和操作	内存释放 <