027 Rust死靈書之Vec記憶體分配

linghuyichong發表於2021-05-07
Rust記憶體

本系列錄製的影片主要放在B站上Rust死靈書學習影片

Rust 死靈書相關的原始碼資料在github.com/anonymousGiga/Rustonomi...

在上節中我們寫了個簡化版的Unique，在後面的章節中我們使用nightly版本中的Unique。

使用nightly的方法就是在cargo命令之後加上“+nightly”，其它都和直接使用cargo一樣。

cargo +nightly new learn_myvec  #建立工程
cargo +nightly run #執行工程

在程式碼中定義MyVec如下：

#![feature(ptr_internals)]

use std::ptr::{Unique, self};

pub struct MyVec<T> {
    ptr: Unique<T>,
    cap: usize,
    len: usize,
}

當我們未初始化分配記憶體的時候，此時我們應該如何處理？

#![feature(ptr_internals)]
//#![feature(alloc)]
use std::mem;

use std::ptr::{Unique, self};

pub struct MyVec<T> {
    ptr: Unique<T>,
    cap: usize,
    len: usize,
}


impl<T> MyVec<T> {
    fn new() -> Self {
        assert!(mem::size_of::<T>() != 0, "還沒準備好處理零尺寸型別");  //此處我們先不處理T為零尺寸大小型別的情況
        MyVec { ptr: Unique::dangling(), len: 0, cap: 0 }
    }
}

fn main() {
    println!("Hello, world!");
}

上面我們處理了為空時的情況，下面開始討論需要記憶體時的情況，大體邏輯如下：

if cap == 0:
    allocate()
    cap = 1
else:
    reallocate()
    cap *= 2

分配記憶體時的一種可能的實現：

#![feature(ptr_internals)]
use std::mem;
use std::alloc::{alloc, realloc, Layout, handle_alloc_error};

use std::ptr::{Unique, self};

pub struct MyVec<T> {
    ptr: Unique<T>,
    cap: usize,
    len: usize,
}

impl<T> MyVec<T> {
    fn new() -> Self {
        assert!(mem::size_of::<T>() != 0, "還沒準備好處理零尺寸型別");
        MyVec { ptr: Unique::dangling(), len: 0, cap: 0 }
    }

    fn grow(&mut self) {
        unsafe {
            let align = mem::align_of::<T>();
            let elem_size = mem::size_of::<T>();
            let layout: Layout;

            let (new_cap, ptr) = if self.cap == 0 {
                layout = Layout::from_size_align_unchecked(elem_size, align);
                let ptr = alloc(layout);
                (1, ptr)
            } else {
                let new_cap = self.cap * 2;
                let old_num_bytes = self.cap * elem_size;

                assert!(old_num_bytes <= (isize::MAX as usize) / 2,
                        "capacity overflow");

                let new_num_bytes = old_num_bytes * 2;
                layout = Layout::from_size_align_unchecked(new_num_bytes, align);
                let ptr = realloc(self.ptr.as_ptr() as *mut _,
                                      layout,
                                    new_num_bytes);
                (new_cap, ptr)
            };

            if ptr.is_null() { handle_alloc_error(layout); }

            if let Some(ptr) = Unique::new(ptr as *mut _) {
                self.ptr = ptr;
            } else {
                panic!("error!");
            }
            self.cap = new_cap;
        }
    }
}

fn main() {
    println!("Hello, world!");
}
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