02｜所有权（上）：Rust是如何管理程序中的资源的？

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今天我们来讲讲 Rust 语言设计的出发点——所有权，它也是 Rust 的精髓所在。

在第一节课中，我们了解了 Rust 语言里的值有两大类：一类是固定内存长度（简称固定尺寸）的值，比如 i32、u32、由固定尺寸的类型组成的结构体等；另一类是不固定内存长度（简称非固定尺寸）的值，比如字符串 String。这两种值的本质特征完全不一样。而怎么处理这两种值的差异，往往是语言设计的差异性所在。

就拿数字类型来说，C、C++、Java 这些语言就明确定义了数字类型会占用内存中的几个字节，比如 8 位，也就是一个字节，16 位，也就是两个字节。而 JavaScript 这种语言，就完全屏蔽了底层的细节，统一用一个 Number 表示数字。Python 则给出了 int 整数、float 浮点、complex 复数三种数字类型。

Rust 语言因为在设计时就定位为一门通用的编程语言（对标 C++），它的应用范围很广，从最底层的嵌入式开发、OS 开发，到最上层的 Web 应用开发，它都要兼顾。所以它的数字类型不可避免地就得暴露出具体的字节数，于是就有了 i8、i16、i32、i64 等类型。

前面我们说到，一种类型如果具有固定尺寸，那么它就能够在编译期做更多的分析。实际上固定尺寸类型也可以用来管理非固定尺寸类型。具体来说，Rust 中的非固定尺寸类型就是靠指针或引用来指向，而指针或引用本身就是一种固定尺寸的类型。

1. 栈与堆

现代计算机会把内存划分为很多个区。比如，二进制代码的存放区、静态数据的存放区、栈、堆等。

栈上的操作比堆高效，因为栈上内存的分配和回收只需移动栈顶指针就行了。这就决定了分配和回收时都必须精确计算这个指针的增减量，因此栈上一般放固定尺寸的值。另一方面，栈的容量也是非常有限的，因此也不适合放尺寸太大的值，比如一个有 1000 万个元素的数组。

那么非固定尺寸的值怎么处理呢？在计算机体系架构里面，专门在内存中拿出一大块区域来存放这类值，这个区域就叫“堆”。

2. 栈空间与堆空间

在一般的程序语言设计中，栈空间都会与函数关联起来。每一个函数的调用，都会对应一个帧，也叫做 frame 栈帧，就像图片栈空间里的方块 main、fn1、fn2 等。一个函数被调用，就会分配一个新的帧，函数调用结束后，这个帧就会被自动释放掉。因此栈帧是一个运行时的事物。函数中的参数、局部变量之类的资源，都会放在这个帧里面，比如图里 fn2 中的局部变量 a，这个帧释放时，这些局部变量就会被一起回收掉。

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