2.2 内存管理方式

译文 · 基于 Comprehensive Rust

原文链接: https://google.github.io/comprehensive-rust/memory-management/approaches.html

2.2 内存管理方式

传统上，语言大致分为两大类：

• 通过手动内存管理获得完全控制：C、C++、Pascal……
  • 程序员决定何时在堆上分配或释放内存。
  • 程序员必须判断指针是否仍指向有效内存。
  • 研究表明，程序员会犯错。
• 通过运行时自动内存管理获得完全安全：Java、Python、Go、Haskell……
  • 运行时系统确保内存在仍可被引用时不会被释放。
  • 通常用引用计数或垃圾回收实现。

Rust 提供了一种新的折中：

通过在编译期强制正确的内存管理，同时获得完全控制与安全。

它通过显式的所有权（ownership）概念做到这一点。

本页旨在帮助来自其他语言的学员把 Rust 放进合适的上下文中。

• C 必须用 malloc 与 free 手动管理堆。常见错误包括：忘记调用 free、对同一指针多次 free、或在内存已释放后仍解引用指针。

• C++ 有智能指针（unique_ptr、shared_ptr）等工具，利用语言对析构函数调用的保证，在函数返回时释放内存。但这些工具仍然很容易误用，从而产生与 C 类似的 bug。

• Java、Go 与 Python 依赖垃圾回收器识别不再可达的内存并丢弃。这保证了任意指针都可以解引用，消除了 use-after-free 等一类 bug。但 GC 有运行时开销，且难以调优。

Rust 的所有权与借用（borrowing）模型在许多情况下能达到接近 C 的性能——分配与释放恰好发生在需要之处，零额外成本。它也提供类似 C++ 智能指针的工具。需要时还有引用计数等选项，甚至有 crate 支持运行时垃圾回收（本课程不覆盖）。