面试题：Rust整数类型与内存布局及性能优化

Rust整数类型分为有符号（i开头）和无符号（u开头）两类，并且有不同的位宽，如i8、u8、i16、u16等。每种类型在内存中占用固定大小的字节数，其布局是连续的字节序列。

固定宽度整数：
- i8和u8占用1个字节（8位），i16和u16占用2个字节（16位），i32和u32占用4个字节（32位），i64和u64占用8个字节（64位），i128和u128占用16个字节（128位）。
- 以u32为例，在内存中它以4个连续字节存储。如果值是0x12345678，在小端序系统中，内存布局从低地址到高地址依次是0x78、0x56、0x34、0x12。
动态宽度整数：isize和usize的大小取决于目标平台的指针大小。在32位系统上，它们占用4个字节；在64位系统上，它们占用8个字节。

减少内存占用：
- 选择合适的整数类型：如果确定数值范围不会超出较小的整数类型，使用较小的类型可以减少内存占用。例如，如果你知道一个计数值不会超过255，使用u8而不是u32。
```
// 计算1到100的和，使用u8
let mut sum: u8 = 0;
for i in 1..=100 {
    if let Ok(num) = i.try_into() {
        sum = sum.checked_add(num).unwrap();
    }
}
println!("Sum: {}", sum);
```
在这个例子中，通过try_into方法将i（默认i32）尝试转换为u8，并且使用checked_add方法来防止溢出。这样既减少了内存占用，又保证了运算的安全性。
提高运算速度：
- 利用无符号整数：无符号整数在某些运算上会更快，因为它们不需要处理符号位。例如，在进行位运算或简单的加法运算时，无符号整数通常会有更好的性能。
```
let a: u32 = 10;
let b: u32 = 20;
let result = a + b;
println!("Result: {}", result);
```
- 并行计算：对于大规模整数运算，可以利用Rust的线程模型进行并行计算。例如，使用rayon库进行并行迭代。
```
use rayon::prelude::*;

fn main() {
    let numbers: Vec<u32> = (1..1_000_000).collect();
    let sum: u32 = numbers.par_iter().sum();
    println!("Sum: {}", sum);
}
```
在这个例子中，par_iter方法将迭代并行化，对于大规模的整数集合运算，可以显著提高运算速度。

通过合理选择Rust整数类型和利用其特性，在大规模整数运算中能够有效地优化性能，减少内存占用并提高运算速度。

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