Rust中Arc的实现原理是什么？为何仅占8字节？与Rc是否一致？

你的观察没错：64位系统下，Arc<T>和Rc<T>实例本身都只占用8字节内存，核心原因是它们的引用计数和数据都存储在堆上的控制块中，而实例本身仅仅是一个指向该控制块的指针。

为什么Arc只占8字节？ #

你原本以为需要指针+计数器的组合，但实际上计数器并没有存在Arc实例里：

• Arc<T>实例本质是一个裸指针，指向堆上的ArcInner<T>结构体（控制块），这个结构体才包含：
  • 原子类型的强引用计数器（AtomicUsize）
  • 原子类型的弱引用计数器
  • 实际存储的数据T
• 64位系统下指针长度为8字节，所以Arc<T>实例本身的大小就是8字节。

Rc的情况是否和Arc相同？ #

完全相同：

• Rc<T>实例同样是一个指向堆上RcInner<T>控制块的指针，64位下占用8字节。
• 唯一的区别是RcInner<T>里的计数器是普通的usize而非原子类型——因为Rc仅用于单线程场景，不需要原子操作来保证线程安全，因此计数器的实现更轻量化，但这不影响Rc实例本身的内存占用。

简化的控制块示意（非官方源码） #

可以用伪代码理解控制块的结构：

// Arc的控制块
struct ArcInner<T> {
    strong: AtomicUsize,
    weak: AtomicUsize,
    data: T,
}

// Rc的控制块
struct RcInner<T> {
    strong: usize,
    weak: usize,
    data: T,
}

当你创建Arc::new(data)时，Rust会在堆上分配ArcInner<T>，然后返回一个指向它的指针作为Arc<T>实例。每次克隆Arc时，只会增加控制块里的强引用计数，而不会复制数据或增加实例本身的大小。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Test