rust 揭秘随机数代码的内存魔法：栈和堆的 "幕后分工"

抖音快讯 2025年08月24日 14:35 2 admin

rust 揭秘随机数代码的内存魔法：栈和堆的 "幕后分工"

像超市储物柜一样简单：代码里的内存怎么存？

一、先复习内存 “两兄弟”：栈和堆

在聊代码前，先给内存俩兄弟做个自我介绍：

栈：像超市的临时储物柜，存取快、容量小，必须 “先进后出”（取东西得先拿最后放的）。适合存 “临时小数据”，比如数字、固定大小的变量。
堆：像小区的自助快递柜，空间大、存取慢，存东西时要先找空位再记地址。适合存 “动态大数据”，比如字符串、可变长度的数组。

简单说：栈是 “快闪便利店”，堆是 “大型仓储超市”～

二、逐行拆解代码：栈和堆的 “工作日记”

我们把代码拆成 “时间线”，看看每一步栈和堆都在忙啥：

rust

use std::time::SystemTime;  // ① 引入标准库模块fn main() {  // ② 进入main函数，栈开始“营业”    // 步骤1：获取系统时间    let now = SystemTime::now()  // ③ 调用获取当前时间的方法        .duration_since(SystemTime::UNIX_EPOCH)  // ④ 计算时间差        .expect("时间机器故障啦！");  // ⑤ 处理可能的错误    let nanos = now.as_nanos() as u64;  // ⑥ 转换时间单位为纳秒    // 步骤2：生成0-99的随机数    let random_num = nanos % 100;  // ⑦ 计算随机数    println!("系统时间搓的随机数：{}", random_num);  // ⑧ 打印结果}  // ⑨ 离开main函数，栈“下班清场”

第①步：引入模块use std::time::SystemTime;

内存动作：这一步只是 “告诉编译器去哪找工具”，不占用栈或堆内存。
类比：就像你告诉朋友 “超市储物柜在二楼”，光说不占柜子空间～

第②步：进入main函数

内存动作：栈为 main 函数创建一个 “活动记录”（也叫栈帧），用来存放函数内的局部变量。
类比：超市储物柜系统启动，准备接收顾客的存物请求～

第③-⑤步：获取系统时间并处理错误

rust

let now = SystemTime::now()    .duration_since(SystemTime::UNIX_EPOCH)    .expect("时间机器故障啦！");

内存细节：SystemTime::now() 返回一个 SystemTime 类型的值，这是个 “轻量级结构体”（类似小纸条），直接存在栈上。duration_since(...) 方法计算从 “UNIX 纪元” 到现在的时间差，返回 Result<Duration, SystemTimeError> 类型（结果或错误），也存在栈上。expect(...) 方法如果成功，会提取 Result 里的 Duration 类型值，赋值给 now——Duration 结构体里存着秒数和纳秒数，都是固定大小的数字，继续存在栈上。
为什么不用堆？：这些类型大小固定（编译时就知道占多少内存），栈能轻松放下，没必要麻烦堆。
类比：你在储物柜存了个小钱包（now），钱包里的身份证（秒数）和零钱（纳秒数）都固定大小，直接塞柜子里～

第⑥步：转换时间单位let nanos = now.as_nanos() as u64;

内存细节：now.as_nanos() 把 Duration 转成 u128 类型的纳秒总数（非常大的数字），临时存放在栈上的 “表达式计算区”。as u64 把 u128 转成 u64 类型（64 位无符号整数），赋值给 nanos——nanos 是局部变量，存在栈上。
栈的动作：新增一个 u64 大小的空间（8 字节）给 nanos，存放转换后的纳秒数。
类比：你把钱包里的零钱总数（比如 “1234567 纳秒”）写在一张小纸条（nanos）上，塞进同一个储物柜～

第⑦步：计算随机数let random_num = nanos % 100;

内存细节：nanos % 100 是算术运算，结果是 u64 类型（0-99 之间的数字），临时存栈上的 “计算区”。结果赋值给 random_num，random_num 是 u64 类型局部变量，存在栈上。
栈的动作：再新增一个 8 字节空间给 random_num，存放最终的随机数。
类比：你用计算器算 “1234567 ÷ 100 的余数”，结果 “67” 写在另一张纸条（random_num）上，也塞进储物柜～

第⑧步：打印结果println!(...)

内存细节：字符串字面量 "系统时间搓的随机数：{}" 是静态字符串，编译时就存在 “静态内存区”（既不是栈也不是堆）。println! 宏把 random_num 的值格式化成字符串，临时生成的格式化字符串可能在栈上分配（因为长度短且固定）。打印完成后，临时字符串占用的栈空间会被释放。
为什么不用堆？：格式化后的字符串很短（比如 “系统时间搓的随机数：67”），栈的临时空间足够放下，堆表示 “没我事，歇会儿～”。
类比：你把纸条上的数字（67）抄在便签上递给收银员，便签用完就扔，不用存快递柜～

第⑨步：离开main函数

内存动作：main 函数的栈帧被 “销毁”，栈上的 now、nanos、random_num 等局部变量占用的空间全部释放，栈恢复到函数调用前的状态。
类比：你取完所有东西离开，储物柜自动清空，下一个人可以继续用～

三、总结：这段代码里栈和堆的 “工作量”

内存区域	工作内容	类比
栈	存放 now（Duration 结构体）、nanos（u64）、random_num（u64），以及函数调用的临时计算结果	临时储物柜，存放小物品和计算过程中的纸条
堆	全程 “摸鱼”，没有任何数据存放在堆上	大型仓储超市，这次交易太小，没用到它
静态区	存放字符串字面量（如打印的提示文本）	超市的固定广告牌，一直存在不消失