接受字符串引用的函数参数是否直接指向字符串变量或 Rust 中堆上的数据

Question

我从 The Rust Book 中截取了这张照片和代码。

为什么 s 指向 s1 而不是堆本身的数据？

如果是这样，它是如何工作的？ s 如何指向 s1。是不是分配了内存，ptr字段包含s1的内存地址。然后，s1，依次指向数据

在s1中，我似乎在查看一个带有指针、长度和容量的变量。只有 ptr 字段才是这里的实际指针吗？

这是我的第一个系统级语言，所以我认为与 C/C++ 的比较不会帮助我理解这一点。我认为部分问题是我不太了解指针到底是什么以及 OS allocates/deallocates 内存如何。

fn main() {
    let s1 = String::from("hello");

    let len = calculate_length(&s1);

    println!("The length of '{}' is {}.", s1, len);
}

fn calculate_length(s: &String) -> usize {
    s.len()
}

Answer 1

memory只是一个巨大的数组，可以通过任何偏移量（例如u64）进行索引。
此偏移量称为地址,
和一个存储地址的变量称为指针。
然而，通常只有一小部分内存被分配，所以并不是每个地址都有意义（或有效）。
Allocation 是请求使一个（连续的）地址范围对程序有意义（因此它可以access/modify）。
每个对象（我所说的对象是指任何类型）都位于分配的内存中（因为非分配的内存对程序没有意义）。
Reference 实际上是一个（由编译器）保证有效的指针（即从编译器已知的某个对象的地址派生）。也看看 std doc。

这里是这些概念的一个例子 (playground)：

// This is, in real program, implicitly defined,
// but for the sake of example made explicit.
// If you want to play around with the example,
// don't forget to replace `usize::max_value()`
// with a smaller value.
let memory = [uninitialized::<u8>(); usize::max_value()];

// Every value of `usize` type is valid address.
const SOME_ADDR: usize = 1234usize;

// Any address can be safely binded to a pointer,
// which *may* point to both valid and invalid memory.
let ptr: *const u8 = transmute(SOME_ADDR);

// You find an offset in our memory knowing an address
let other_ptr: *const u8 = memory.as_ptr().add(SOME_ADDR);

// Oversimplified allocation, in real-life OS gives a block of memory.
unsafe { *other_ptr = 15; }

// Now it's *meaningful* (i.e. there's no undefined behavior) to make a reference.
let refr: &u8 = unsafe { &*other_ptr };

我希望能澄清大部分事情，但让我们明确地涵盖问题。

Why does s point to s1 rather than just the data on the heap itself?

s是一个引用（即有效指针），所以指向s1的地址。它可能（并且可能会）被编译器优化为与 s1 相同的一块内存，逻辑上 它仍然是指向 [=13= 的不同对象].

How does the s point to s1. Is it allocated memory with a ptr field that contains the memory address of s1.

“指向”链仍然存在，因此调用 s.len() 在内部转换为 s.deref().len，并访问转换为 s.deref().ptr.add(index).deref().[=38= 的字符串数组的某些字节]

图片上显示了3块内存：&s、&s1、s1.ptr是不同的（除非优化）内存地址。所有这些都存储在分配的内存中。前两个实际上存储在预先分配的（即在调用 main 函数之前）称为堆栈的内存中，通常 它不称为分配的内存 （虽然我在这个答案中忽略了这种做法）。相反，s1.ptr 指针指向用户程序显式分配的内存（即在输入 main 后）。

In s1, I appear to be looking at a variable with a pointer, length, and capacity. Is only the ptr field the actual pointer here?

是的，没错。长度和容量只是普通的无符号整数。

接受字符串引用的函数参数是否直接指向字符串变量或 Rust 中堆上的数据

Does a function parameter that accepts a string reference point directly to the string variable or the data on the heap in Rust

pointers

reference

ownership

rust

borrowing