在幕后，Rust 中的向量是通过引用还是值返回的？

Question

我正在尝试了解 Rust 内存的来龙去脉。当在函数内部创建向量然后返回时，是返回引用还是复制整个向量？

示例：

use std::io;

fn line_to_ints() -> Vec<u32> {
    let mut line = String::new();

    io::stdin()
        .read_line(&mut line)
        .expect("Failed to read line");

    return line
        .split(" ")
        .map(|x| x.parse().expect("Not an integer!"))
        .collect();
}

对于所有其他非原始数据类型，这里的返回行为也相同吗？

与有没有办法返回对函数中创建的变量的引用？，我想更多地了解幕后发生的事情。该问题的答案并没有明确说明是否创建向量然后将其复制到新位置，或者返回指针的所有权我理解向量是在堆上创建的，所以我想涉及到一个指针。

Answer 1

是返回的参考

不。不可能是因为一旦函数结束就没有没有什么可以引用。 有什么方法可以返回对函数中创建的变量的引用吗？。

对此进行了详细介绍。

整个向量都被复制了

是的，但可能不是你的意思。 A

Vec

基本上定义为

struct Vec<T> {
    capacity: usize,
    length: usize,
    data: *mut T,
}

从语义上讲，这 3 个指针大小的字段已从函数“移动”到调用者。向量包含的 N 个元素不会被复制。 在实现方面，编译器/优化器可以从一大堆技巧中进行选择：

实际上复制所有三个字段

• 传入一个秘密的可变引用并让函数直接写入它
• 在调用函数的地方内联函数
• 执行死代码删除，并且从一开始就不要调用该函数
• 可能还有其他人...
了解它选择哪个的唯一方法是查看 MIR / LLVM IR / 程序集。

对于所有其他非原始数据类型，这里的返回行为也相同吗？

是的。 Rust 的数据类型都被同等对待。原始与非原始对于语言的语义来说没有任何意义。

另请参阅：

我可以在 Rust 中有效地按值返回对象吗？
实例构建效率低下？
使用 box 关键字和 Box::new 有什么区别？
Rust 中的移动语义是什么？
Rust 如何提供移动语义？

Answer 2

Vec 结构本身，这是一个固定大小的结构，由一个指针和两个指针大小的整数组成，分别表示大小和容量。所以它的大小是三个指针（32 位上 12 个字节，64 位上 24 个字节）。

1. 堆上的一块内存，存储向量的元素。
当返回 Vec 时，vec 结构本身在逻辑上按值“移动”。堆上的内存块未受影响。

Rust 语言没有具体指定 vec 结构如何移动。然而，在大多数情况下，rustc 遵循目标平台的标准调用约定。 amd64 和 aarch64 都在寄存器中返回小结构，但它们对“小结构”的正常定义是大小最多为两个指针的结构。除此之外，他们转向了“大型结构”的策略，即用指针替换它们。

为了演示这一点，我在 godbolt 上构建了以下代码。

#[inline(never)]
pub fn vecofints(v: Vec<i32>) -> Vec<i32> {
    return v;
}

在 x86-64 上这导致了。

example::vecofints::h4b8b50ca2c3019a3:
        mov     rax, rdi
        mov     rcx, qword ptr [rsi + 16]
        mov     qword ptr [rdi + 16], rcx
        movups  xmm0, xmmword ptr [rsi]
        movups  xmmword ptr [rdi], xmm0
        ret

在这种情况下，我们可以看到，参数和结果都作为指针传递，指向参数的指针在 rsi（第一个参数传递寄存器）中传递，指向结果的指针在 rdi（第二个参数传递寄存器）中传递。参数传递寄存器）。

在 aarch64 上这导致了。

 example::vecofints::hee34a085ad28128f:
         ldr     q0, [x0]
         ldr     x9, [x0, #16]
         str     q0, [x8]
         str     x9, [x8, #16]
         ret

这非常相似，除了 aarch64 没有在参数传递寄存器之一中传递返回值的隐藏指针，而是有一个专用寄存器用于此目的。

可以实现一种类似 vec 的类型，其中 Vec 结构本身只有一个大小的指针，其中有一些通常具有“thinvec”之类的名称。