Vec的內存佈局

Vec所存儲的數據部分在堆內存中，同時在棧空間中存放了該vec的胖指針。胖指針包括三部分元數據：

• 指向堆的指針(一個機器字長)
• 當前vec元素數量(即長度，usize，一個機器字長)
• vec的容量(即當前vec最多可存放多少元素，usize，一個機器字長)

因此，vec的內存佈局大致如下：

vec擴容：重新分配內存

當向vec插入新元素時，如果沒有空閒容量，則會重新申請一塊內存，大小為原來vec內存大小的兩倍(官方手冊指明目前Rust並沒有確定擴容的策略，以後可能會改變)，然後將原vec中的元素拷貝到新內存位置處，同時更新vec的胖指針中的元數據。

例如，有一個容量為10、長度為0的空vec，向該vec中插入前10個元素時不會重新分配內存，但在插入第11個元素時，因容量不夠，會重新申請一塊內存，容量為20，然後將前10個元素拷貝到新內存位置並將第11個元素放入其中。

通過vec的len()方法可獲取該vec當前的元素數量，capacity()方法可獲取該vec當前的容量大小。

fn main(){
  let mut v1 = vec![11,22,33];
  // len: 3, cap: 3
  println!("len: {}, cap: {}", v1.len(), v1.capacity());
  
  // push()向vec中插入一個元素，將導致擴容，
  // 擴容將導致重新分配vec的內存
  v1.push(44);
  // len: 4, cap: 6
  println!("len: {}, cap: {}", v1.len(), v1.capacity());
}

顯然，當頻繁擴容或者當元素數量較多且需要擴容時，大量的內存拷貝會降低程序的性能。

因此，如果可以的話，可以採取如下方式：

• 在創建vec的時候使用Vec::with_capacity()指定一個足夠大的容量值，以此來儘量減少可能的內存拷貝。
• 通過reserve()方法來調整已存在的vec容量，使之至少有指定的空閒容量數，以此來儘量減少可能的內存拷貝。

例如：

fn main(){
  // 創建一個容量為3的空vec
  let mut v1 = Vec::with_capacity(3);
  v1.push(11);
  v1.push(22);
  v1.push(33);
  // len: 3, cap: 3
  println!("len: {}, cap: {}", v1.len(), v1.capacity());

  // 調整v1，使其至少要有10個空閒位置
  v1.reserve(10);
  // len: 3, cap: 13
  println!("len: {}, cap: {}", v1.len(), v1.capacity());
  
  // 當空閒容量足夠時，reserve()什麼也不做
  v1.reserve(5);
  println!("len: {}, cap: {}", v1.len(), v1.capacity());
}

另外，可以使用shrink_to_fit()方法來釋放剩餘的容量。一般情況下，不會主動去釋放容量。