Box::new() 会从堆栈复制到堆吗？

Question

从文档中可以看出：

pub fn new(x: T) -> Box<T>

在堆上分配内存，然后放入x其中。

但“地点”是一个棘手的词。如果我们写

let arr_boxed = Box::new([0;1000]);

会[0;1000]在堆上就地初始化吗？

如果我们写

let arr = [0;1000];
let arr_boxed = Box::new(arr);

[0;1000]编译器是否足够聪明，可以首先在堆上初始化？

Answer 1

Box::new() 会从堆栈复制到堆吗？

有时。Rust 语言不保证这种优化的发生，并且似乎将其留给 LLVM 来解决。因此，如果先初始化数组然后传递它根本没有关系，因为这对于后端来说本质上是相同的。

在实践中，性能将取决于具体情况。您给出的示例实际上很特殊，因为数据全为零：

pub fn foo() -> Box<[i32; 1000]> {
    return Box::new([0; 1000]);
}

在我的测试中，编译器能够将其转换为分配+对memset堆数据的调用。

注意：仅在打开优化的情况下。在调试模式下它将复制。

另一方面，您可能希望使用已知值初始化数据：

pub fn bar(v: i32) -> Box<[i32; 1000]> {
    return Box::new([v; 1000]);
}

令我恐惧的是，编译器决定初始化堆栈上的整个数据，然后调用memcpy. （至少它展开了填充循环）:)。即使对于像这样的非常大的数据也会发生这种情况[v; 100000]，这会因堆栈溢出而使您的程序崩溃。使用编译时已知（非零）文字的[64; 100000]行为方式相同。

如果你真的想确定，你可以这样做：

pub fn baz(v: i32) -> Box<[i32; 1000]>{
    unsafe {
        let b = std::alloc::alloc(
            std::alloc::Layout::array::<i32>(1000).unwrap_unchecked()
        ) as *mut i32;
        for i in 0..1000 {
            *b.add(i) = v;
        }
        Box::from_raw(b as *mut [i32; 1000])
    }
}

这是正确的做法。

一个安全版本baz是：

pub fn baz(v: i32) -> Box<[i32; 1000]>{
    unsafe {
        let b = std::alloc::alloc(
            std::alloc::Layout::array::<i32>(1000).unwrap_unchecked()
        ) as *mut i32;
        for i in 0..1000 {
            *b.add(i) = v;
        }
        Box::from_raw(b as *mut [i32; 1000])
    }
}

编译器对其进行了很好的优化，基本上与baz.

甚至更短

vec![v; 1000].into_boxed_slice().try_into::<Box<[i32; 1000]>>().unwrap()

这可能是最好的版本。