Rust内存管理基础疑问求助：地址与生命周期相关问题

问题1：遮蔽Vec后，切片引用地址与新Vec地址为何不同？ #

代码示例：

fn get_pointer(vec: &[i32]) -> &[i32] {
    vec
}
fn main() {
    let vector = vec![1, 2, 3, 4, 5];

    let first_element = get_pointer(&vector);
    let vector: Vec<String> = Vec::new();
    println!(
        "Vector: {:p}, and func result: {:p}",
        &vector, first_element
    );
}

输出：Vector: 0x5181aff7e8, and func result: 0x17e5bad99b0

解答 #

• &vector打印的是栈上Vec结构体自身的内存地址，遮蔽后的vector是栈上的全新变量，地址自然是新的。
• first_element是指向堆上Vec元素数组的切片引用，它保存的是堆中元素起始位置的地址，和栈上的Vec结构体地址完全不是一回事，所以两者地址必然不同。

问题2：打印的"元素地址"与"引用变量地址"为何不同？ #

代码示例：

fn get_pointer_to_first_element(vec: &[i32]) -> &i32 {
    &vec[0]
} 

fn main() {
    let vector = vec![1, 2, 3, 4, 5];

    let first_element = get_pointer_to_first_element(&vector);

    println!(
        "from variable: {:p}, from function: {:p}",
        &vector[0], &first_element
    );
}

输出：from variable: 0x1f9a887da80, from function: 0x15fe2ffb10

解答 #

• &vector[0]取的是堆上Vec第一个元素的实际内存地址，也就是元素值1所在的位置。
• &first_element取的是栈上引用变量first_element自身的地址——这个变量是用来存储堆上元素地址的容器，它自己在栈上有独立的位置。
  两者指向的是完全不同的内存区域，所以地址必然不同。

问题3：函数内的引用变量销毁后，外部为何还能使用？遮蔽变量后原变量会被销毁吗？ #

代码示例：

fn get_pointer_to_first_element(vec: &[i32]) -> &i32 {
    let pointer = &vec[0];
    pointer
} // 此处变量"pointer"及其值应被销毁，为何外部仍可使用？

fn main() {
    let vector = vec![1, 2, 3, 4, 5];

    let first_element = get_pointer_to_first_element(&vector);

    let vector: Vec<String> = Vec::new(); // 疑问：原vector是否会被销毁？

    println!("first element is available and its {first_element}. ");
}

输出：first element is available and its 1.

解答 #

1. 函数内引用变量销毁后外部仍可使用的原因：
   函数里的pointer是栈上的引用变量，它的作用是存储堆上元素的地址。当函数返回pointer时，返回的是它存储的堆元素地址，而不是pointer这个栈变量本身。只要原Vec的堆元素还存活，这个地址对应的内容就有效。pointer作为栈变量在函数结束后会被销毁，但它指向的堆元素不受影响。

2. 遮蔽变量后原变量的生命周期：
   虽然你用新的vector: Vec<String>遮蔽了原vector: Vec<i32>，但原Vec并没有立即被销毁——因为first_element持有原Vec的引用，Rust的借用检查器会强制原Vec的生命周期延长到first_element不再被使用的时候。如果没有这个引用，遮蔽后原变量会被立即销毁并释放堆内存。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者NekkiNekkiNekki