深入理解 Rust Vec（全面解析 Rust 向量与动态数组操作）

什么是 Vec？

Vec<T> 是 Rust 提供的一个泛型类型，用于存储相同类型的多个元素。它的大小在运行时可以动态调整，底层使用堆内存存储数据。这使得 Vec 非常适合处理未知数量的元素。

创建 Vec 的几种方式

在 Rust 中，有多种方式可以创建一个 Vec：

1. 使用 Vec::new()

let mut numbers: Vec<i32> = Vec::new();numbers.push(1);numbers.push(2);numbers.push(3);

2. 使用宏 vec!

// 创建包含初始值的 Veclet fruits = vec!["apple", "banana", "orange"];// 创建包含重复值的 Veclet zeros = vec![0; 5]; // [0, 0, 0, 0, 0]

3. 通过迭代器收集（collect）

let squares: Vec<i32> = (1..=5).map(|x| x * x).collect();// 结果: [1, 4, 9, 16, 25]

常用操作详解

添加元素

let mut vec = vec![1, 2];vec.push(3);        // 在末尾添加vec.insert(0, 0);   // 在索引 0 处插入 0

访问元素

let vec = vec![10, 20, 30];// 方法一：使用索引（不安全，越界会 panic）println!("{}", vec[1]); // 输出 20// 方法二：使用 get（安全，返回 Option）match vec.get(1) {    Some(value) => println!("{}", value),    None => println!("Index out of bounds!"),}

删除元素

let mut vec = vec![1, 2, 3, 4];vec.pop();           // 移除最后一个元素，返回 Some(4)vec.remove(0);       // 移除索引 0 的元素，返回 1

遍历 Vec

let vec = vec!["a", "b", "c"];// 不可变引用遍历for item in &vec {    println!("{}", item);}// 可变引用遍历（用于修改）let mut vec2 = vec![1, 2, 3];for item in &mut vec2 {    *item += 10;}// vec2 现在是 [11, 12, 13]

性能与内存管理

Vec 在内部维护三个关键信息：指向堆内存的指针、当前元素数量（len）和已分配容量（capacity）。当添加元素超过容量时，Rust 会自动重新分配更大的内存块，并将旧数据复制过去。这种机制保证了高效的随机访问（O(1)），但频繁扩容可能影响性能。

你可以使用 with_capacity 预分配空间以避免多次扩容：

let mut vec = Vec::with_capacity(100);// 此时 capacity = 100，len = 0// 接下来的 100 次 push 不会触发内存重分配

总结

Vec 是 Rust 动态数组 的核心实现，提供了安全、高效、灵活的集合操作。无论你是处理用户输入、解析文件还是构建复杂数据结构，Vec 都是你不可或缺的工具。通过本文的学习，你应该已经掌握了 Rust Vec 的基本用法、常见操作以及性能优化技巧。

记住，Rust 的所有权系统确保了对 Vec 的操作在编译期就能避免内存错误，这是它区别于其他语言的一大优势。继续练习，你将越来越熟练地驾驭这个强大的数据结构！

关键词：Rust Vec, Rust向量, Rust标准库, Rust动态数组