面试题：Rust中数组和向量在内存管理上的主要区别

内存管理机制差异

数组：
- 内存分配：数组的大小是固定的，在编译时就确定了。其内存分配在栈上（对于大小已知且符合栈分配条件的情况）。例如，let arr: [i32; 5] = [1, 2, 3, 4, 5]; 这里数组 arr 的大小为5个 i32 类型元素，其内存直接在栈上分配。
- 生命周期：数组的生命周期与它所在的作用域相同。一旦离开作用域，内存自动释放，因为栈上的内存管理是由系统自动完成的，遵循后进先出（LIFO）原则。
向量：
- 内存分配：向量（Vec）的大小是动态的，可以在运行时增长或缩小。其数据部分存储在堆上，而向量本身（包含长度、容量等元数据）存储在栈上。例如，let mut vec = Vec::new(); 这里创建了一个空向量 vec，其元数据在栈上，而实际存储数据的空间在堆上，并且初始时堆上空间为0。当通过 vec.push(1); 等操作添加元素时，会在堆上分配合适的空间。
- 生命周期：向量的生命周期同样与作用域相关，但由于其数据在堆上，需要Rust的所有权和借用系统来管理内存释放。当向量离开作用域时，其析构函数会被调用，释放堆上分配的内存。

对程序性能和资源使用的影响

性能方面：
- 数组：由于数组在栈上分配，访问速度非常快，因为栈访问通常比堆访问快。例如，在一个需要频繁访问固定大小数据集合的场景下，如矩阵运算中固定大小的矩阵，使用数组性能更好。以下是一个简单示例：

fn sum_array() {
    let arr: [i32; 1000] = [1; 1000];
    let mut sum = 0;
    for num in arr.iter() {
        sum += num;
    }
    println!("Sum of array: {}", sum);
}

这里对数组的迭代访问非常高效，因为数组元素在栈上连续存储，缓存命中率高。

向量：向量由于数据在堆上，访问时需要通过栈上的元数据指针来间接访问堆上的数据，这在一定程度上会增加访问开销。但是向量的动态特性使其在需要动态大小集合的场景下表现出色。例如，在处理用户输入的不确定数量的数据时，向量更合适。

fn sum_vector() {
    let mut vec = Vec::new();
    for i in 1..1001 {
        vec.push(i);
    }
    let sum: i32 = vec.iter().sum();
    println!("Sum of vector: {}", sum);
}

这里向量可以动态增长来容纳数据，但每次 push 操作可能涉及堆上内存的重新分配（当容量不足时），这会有一定的性能开销。 2. 资源使用方面：

数组：因为数组大小固定，可能会导致资源浪费或不足。如果分配的数组过大，会浪费栈空间；如果过小，无法满足需求。例如，定义一个 [i32; 1000000] 的数组，而实际只需要100个元素，就浪费了大量栈空间。
向量：向量在资源使用上更灵活，它可以根据需要动态分配和释放堆内存。但是，由于向量涉及堆内存管理，会有额外的元数据开销（如长度、容量信息），并且频繁的内存分配和释放可能导致堆内存碎片化，影响整体内存使用效率。

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面试题：Rust中数组和向量在内存管理上的主要区别

知识考点

面试题答案

内存管理机制差异

对程序性能和资源使用的影响