在 Rust 中，堆栈（栈和堆）是内存管理的两个重要概念，它们在数据存储、访问速度、生命周期管理等方面存在差异：
栈（Stack）
1. 基本概念
栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，由操作系统自动管理。在程序运行时，栈用于存储局部变量、函数调用信息等。每当调用一个函数时，会在栈上为该函数的局部变量分配内存空间，当函数返回时，这些内存空间会被自动释放。
2. 特点
- 快速访问：栈上的内存分配和释放速度非常快，因为它只是简单地移动栈指针。例如，在函数中定义一个基本类型的变量：
fn main() {
let num: i32 = 42; // 变量 num 存储在栈上
println!("The number is: {}", num);
}
- 固定大小：栈上存储的数据大小在编译时必须是已知的。像
i32、f64等基本类型，以及固定大小的数组和结构体等，都可以存储在栈上。 - 生命周期明确：栈上变量的生命周期与它们所在的作用域相关。当作用域结束时，变量的内存会被自动回收。
3. 限制
栈的空间是有限的，如果在栈上分配过多的内存，可能会导致栈溢出错误。例如，递归调用过深可能会使栈空间耗尽。
堆（Heap）
1. 基本概念
堆是一块更大的内存区域，用于存储那些在编译时大小未知或者大小可能会动态变化的数据。在堆上分配内存需要手动进行，并且需要程序员负责管理内存的释放。
2. 特点
- 动态大小：堆可以存储动态大小的数据，如
Vec、String等。这些数据类型可以在运行时改变其大小。
fn main() {
let mut vec: Vec<i32> = Vec::new(); // vec 存储在堆上
vec.push(1);
vec.push(2);
vec.push(3);
println!("The vector is: {:?}", vec);
}
- 较慢的访问速度：与栈相比，堆上的内存分配和访问速度较慢，因为需要进行更多的管理操作，如内存分配和释放的查找等。
- 生命周期管理复杂：堆上的数据需要手动管理生命周期，不过在 Rust 中，通过所有权和借用规则，编译器会帮助我们确保内存安全。例如，当一个
Box类型的变量离开作用域时，它所指向的堆上内存会被自动释放。
3. 优势
堆提供了更大的内存空间，可以存储大量的数据，适用于需要动态分配内存的场景。
Rust 中的所有权和堆栈交互
Rust 的所有权系统对栈和堆上的数据进行了有效的管理。例如，当一个变量拥有堆上的数据时，该变量离开作用域时，堆上的数据会被自动释放。同时，Rust 的借用规则确保了在数据被释放之前，不会有悬空引用。
fn main() {
let s1 = String::from("hello"); // s1 拥有堆上的字符串数据
let s2 = s1; // 所有权从 s1 转移到 s2
// println!("{}", s1); // 这里使用 s1 会报错，因为所有权已经转移
println!("{}", s2);
}
在这个例子中，String 类型的数据存储在堆上，通过所有权的转移，确保了堆上内存的安全管理。
总结
栈和堆在 Rust 中都有各自的用途。栈适用于存储固定大小、生命周期明确的数据，访问速度快；堆适用于存储动态大小的数据，但访问速度相对较慢，并且需要更复杂的内存管理。Rust 的所有权和借用规则使得栈和堆上的数据管理更加安全和高效。
