Rust在Linux下的內存管理主要依賴于其所有權（Ownership）、借用（Borrowing）和生命周期（Lifetimes）這三個核心概念來實現。這種機制使得Rust在沒有垃圾回收的情況下也能保證內存安全。以下是Rust內存管理的詳細解析：
內存布局概覽
- 代碼段 (Text)：只讀，存儲可執行指令。
- 數據段 (Data)：存儲初始化的全局/靜態變量。
- 堆 (Heap)：動態分配，大小可變，手動管理。
- 棧 (Stack)：自動管理，后進先出，大小固定。
棧內存 (Stack)
- 特點：
- 后進先出 (LIFO)
- 分配/釋放速度快（只需移動棧指針）
- 大小固定（編譯時已知）
- 自動管理（作用域結束自動釋放）
- 存儲內容：
- 基本數據類型（i32, f64, bool, char）
- 固定大小的數組和元組
- 函數參數和局部變量
- 指向堆數據的指針（但不包括指針指向的數據本身）
堆內存 (Heap)
- 特點：
- 動態分配（運行時決定大?。?/li>
- 分配/釋放速度較慢（需要查找合適內存塊）
- 大小可變
- 通過指針訪問
- 需要手動管理（Rust 通過所有權自動管理）
- 存儲內容：
- 動態大小的類型（String, Vec, HashMap）
- 大型數據結構
- 需要跨作用域共享的數據
所有權與內存管理
- 所有權轉移（Move）：當所有權從一個變量轉移到另一個變量時，原變量將不再有效，防止雙重釋放。
- 借用（Borrowing）：Rust允許借用一個值而不獲取其所有權，分為不可變借用和可變借用，確保數據在并發環境中的安全性。
智能指針的內存結構
- Box：用于在堆上分配值，并在棧上保留一個指向該值的指針。
- Vec：動態數組，存儲在堆上，棧上保留長度和容量信息。
- String：字符串字面量存儲在常量區，動態內容存儲在堆上。
高級內存結構
- 結構體內存布局：Rust編譯器會對結構體進行內存對齊，以提高內存訪問效率。
- 枚舉內存布局：枚舉可以包含多個變體，每個變體在內存中有不同的布局。
內存安全機制
- 邊界檢查：防止越界訪問。
- 借用檢查器：確保同一時間只能有一個可變引用或多個不可變引用。
- 生命周期驗證：確保引用的有效性，防止懸垂指針。
手動內存管理（不安全 Rust）
- 使用
unsafe 塊可以手動分配和釋放內存，但需要格外小心，以避免內存安全問題。
內存分析工具
- std::mem：提供內存大小和對齊信息的查詢功能。
- 外部工具：如 Valgrind, Heaptrack, Perf 等，用于更深入的內存分析。
Rust的內存管理機制不僅提高了內存安全，還提升了程序的整體性能，使其成為系統編程和高性能應用的理想選擇。
