Rust Vec用法及代码示例

一种连续可增长的数组类型，写作Vec<T>，发音为'vector'。

例子

let mut vec = Vec::new();
vec.push(1);
vec.push(2);

assert_eq!(vec.len(), 2);
assert_eq!(vec[0], 1);

assert_eq!(vec.pop(), Some(2));
assert_eq!(vec.len(), 1);

vec[0] = 7;
assert_eq!(vec[0], 7);

vec.extend([1, 2, 3].iter().copied());

for x in &vec {
    println!("{}", x);
}
assert_eq!(vec, [7, 1, 2, 3]);

提供 vec! 宏是为了方便初始化：

let mut vec1 = vec![1, 2, 3];
vec1.push(4);
let vec2 = Vec::from([1, 2, 3, 4]);
assert_eq!(vec1, vec2);

它还可以使用给定值初始化Vec<T> 的每个元素。这可能比在单独的步骤中执行分配和初始化更有效，尤其是在初始化零向量时：

let vec = vec![0; 5];
assert_eq!(vec, [0, 0, 0, 0, 0]);

// The following is equivalent, but potentially slower:
let mut vec = Vec::with_capacity(5);
vec.resize(5, 0);
assert_eq!(vec, [0, 0, 0, 0, 0]);

有关详细信息，请参阅容量和重新分配。

使用 Vec<T> 作为高效堆栈：

let mut stack = Vec::new();

stack.push(1);
stack.push(2);
stack.push(3);

while let Some(top) = stack.pop() {
    // Prints 3, 2, 1
    println!("{}", top);
}

索引

Vec 类型允许按索引访问值，因为它实现了 Index 特征。一个例子会更明确：

let v = vec![0, 2, 4, 6];
println!("{}", v[1]); // it will display '2'

但要小心：如果您尝试访问不在 Vec 中的索引，您的软件将会出现Panics！你不可以做这个：

let v = vec![0, 2, 4, 6];
println!("{}", v[6]); // it will panic!

如果要检查索引是否在 Vec 中，请使用 get 和 get_mut 。

切片

Vec 可以是可变的。另一方面，切片是只读对象。要获得 slice ，请使用 & 。例子：

fn read_slice(slice: &[usize]) {
    // ...
}

let v = vec![0, 1];
read_slice(&v);

// ... and that's all!
// you can also do it like this:
let u: &[usize] = &v;
// or like this:
let u: &[_] = &v;

在 Rust 中，当您只想提供读取访问权限时，将切片作为参数而不是向量传递更为常见。 String 和 &str 也是如此。

容量和重新分配

向量的容量是为将添加到向量上的任何未来元素分配的空间量。不要与向量的长度混淆，向量的长度指定向量中实际元素的数量。如果一个向量的长度超过了它的容量，它的容量会自动增加，但它的元素必须重新分配。

例如，容量为 10 且长度为 0 的向量将是一个空向量，其空间可容纳 10 个以上的元素。将 10 个或更少的元素推送到向量上不会改变其容量或导致发生重新分配。但是，如果向量的长度增加到 11，则必须重新分配，这可能会很慢。出于这个原因，建议尽可能使用 Vec::with_capacity 来指定向量的预期大小。

保证

由于其令人难以置信的基本性质，Vec 对其设计做出了很多保证。这确保了在一般情况下它的开销尽可能低，并且可以通过不安全的代码以原始方式正确操作。请注意，这些保证指的是不合格的 Vec<T> 。如果添加其他类型参数(例如，为了支持自定义分配器)，覆盖它们的默认值可能会改变行为。

最根本的是，Vec 始终是(指针、容量、长度)三元组。不多也不少。这些字段的顺序完全未指定，您应该使用适当的方法来修改它们。指针永远不会为空，因此该类型是空指针优化的。

但是，指针可能实际上并不指向分配的内存。特别是，如果您构建一个Vec容量为 0 通过std::vec::Vec.new,std::vec,std::vec::Vec.with_capacity，或通过调用std::vec::Vec.shrink_to_fit在一个空的 Vec 上，它不会分配内存。同样，如果您将零大小的类型存储在Vec，它不会为它们分配空间。请注意，在这种情况下，Vec 可能不会报告 capacity 为 0.Vec当且仅当mem::size_of::<T>() * capacity() > 0.一般来说，Vec的分配细节非常微妙——如果你打算使用Vec并将其用于其他用途(传递给不安全的代码，或构建您自己的memory-backed 集合)，请务必使用from_raw_parts恢复Vec然后放下它。

如果一个Vec 已分配的内存，那么它指向的内存在堆上(由分配器定义，Rust 配置为默认使用)，它的指针指向len按顺序初始化的连续元素(如果将其强制为切片，您会看到什么)，然后是capacity - len逻辑上未初始化的连续元素。

包含元素 'a' 和 'b' 且容量为 4 的向量可以如下所示进行可视化。顶部是Vec 结构，它包含指向堆中分配头的指针、长度和容量。底部是堆上的分配，一个连续的内存块。

ptr      len  capacity
       +--------+--------+--------+
       | 0x0123 |      2 |      4 |
       +--------+--------+--------+
            |
            v
Heap   +--------+--------+--------+--------+
       |    'a' |    'b' | uninit | uninit |
       +--------+--------+--------+--------+

• 初始化表示未初始化的内存，请参见std::mem::MaybeUninit.
• 注意：ABI 不稳定，Vec 不保证其内存布局(包括字段的顺序)。

Vec 永远不会执行 “small optimization” 其中元素实际存储在堆栈中的原因有两个：

• 这将使不安全代码更难以正确操作 Vec 。如果仅移动Vec 的内容，则它的内容将没有稳定的地址，并且很难确定Vec 是否实际分配了内存。

• 它会惩罚一般情况，每次访问都会产生一个额外的分支。

Vec 永远不会自动收缩自身，即使完全为空。这确保不会发生不必要的分配或释放。清空 Vec 然后将其填充回相同的 len 应该不会调用分配器。如果您想释放未使用的内存，请使用 shrink_to_fit 或 shrink_to 。

std::vec::Vec.push和std::vec::Vec.insert如果报告的容量足够，则永远不会(重新)分配。std::vec::Vec.push和std::vec::Vec.insert 将要(重新)分配如果len == capacity.也就是说，报告的容量是完全准确的，并且可以依赖。它甚至可以用于手动释放由Vec如果需要的话。批量插入方法可能重新分配，即使没有必要。

Vec不保证任何特定的增长策略在重新分配时已满，也不保证任何特定的增长策略std::vec::Vec.reserve叫做。当前的策略是基本的，并且可能证明使用非恒定增长因子是可取的。无论使用什么策略，当然都会保证O(1)摊销std::vec::Vec.push.

vec![x; n] 、 vec![a, b, c, d] 和 Vec::with_capacity(n) 都将生成具有完全请求容量的 Vec。如果 len == capacity ，(如 vec! 宏的情况)，则可以将 Vec<T> 转换为 Box<[T]> 和从 Box<[T]> 转换，而无需重新分配或移动元素。

Vec 不会专门覆盖从中删除的任何数据，但也不会专门保留它。其未初始化的内存是临时空间，它可以随意使用。它通常只会做最有效或最容易实现的事情。请勿出于安全目的而依赖删除已删除的数据。即使您删除 Vec ，其缓冲区也可能会被另一个分配重用。即使您首先将 Vec 的内存清零，实际上也可能不会发生，因为优化器不认为这是必须保留的副作用。不过，有一种情况我们不会打破：使用unsafe代码写入多余的容量，然后增加长度以匹配，总是有效的。

目前，Vec 不保证删除元素的顺序。顺序过去已更改，可能会再次更改。