面试题：Rust堆内存动态分配中的所有权与生命周期

Question

假设你有一个包含多个`Box<T>`的自定义结构体，在结构体实例转移所有权和生命周期结束时，Rust的堆内存动态分配策略是如何确保内存安全且高效释放内存的？请结合具体代码示例说明。

Answer 1

1. 定义包含Box<T>的自定义结构体

struct Container {
    data: Box<[i32]>,
}

2. 结构体实例转移所有权时的内存情况

fn take_container(container: Container) {
    // `container` 在此处获得新的所有者，原所有者不再拥有该实例
    // 这里并没有释放内存，只是转移了所有权
}

fn main() {
    let c1 = Container { data: Box::new([1, 2, 3]) };
    take_container(c1);
    // 这里如果尝试使用 `c1` 会编译错误，因为所有权已转移
}

3. 结构体生命周期结束时的内存释放

fn main() {
    {
        let c2 = Container { data: Box::new([4, 5, 6]) };
        // `c2` 在此块结束时，其析构函数被自动调用
    }
    // `c2` 已超出作用域，`Box<[i32]>` 所占用的堆内存被释放
}

4. Rust内存管理策略说明
   • 所有权系统：Rust通过所有权系统来管理内存。每个值都有一个唯一的所有者，当所有者离开作用域，Rust会自动调用该值的析构函数。
   • Box<T>与堆内存：Box<T>用于在堆上分配内存，当包含Box<T>的结构体实例的所有权转移时，Box<T>内部指向的堆内存的所有权也一同转移，而不是复制数据。当结构体实例生命周期结束，其析构函数被调用，会释放Box<T>指向的堆内存，确保内存安全且高效。例如上述Container结构体中的Box<[i32]>，在Container实例离开作用域时，Box<[i32]>占用的堆内存会被正确释放，不会出现内存泄漏等问题。