和我們之前接觸到的Array不同，Vec具有動(dòng)態(tài)的添加和刪除元素的能力，并且能夠以O(1)的效率進(jìn)行隨機(jī)訪問。同時(shí)，對(duì)其尾部進(jìn)行push或者pop操作的效率也是平攤O(1)的。同時(shí)，有一個(gè)非常重要的特性（雖然我們編程的時(shí)候大部分都不會(huì)考量它）就是，Vec的所有內(nèi)容項(xiàng)都是生成在堆空間上的，也就是說，你可以輕易的將Vec move出一個(gè)棧而不用擔(dān)心內(nèi)存拷貝影響執(zhí)行效率——畢竟只是拷貝的棧上的指針。

另外的就是，Vec<T>中的泛型T必須是Sized的，也就是說必須在編譯的時(shí)候就知道存一個(gè)內(nèi)容項(xiàng)需要多少內(nèi)存。對(duì)于那些在編譯時(shí)候未知大小的項(xiàng)（函數(shù)類型等），我們可以用Box將其包裹，當(dāng)成一個(gè)指針。

new

我們可以用std::vec::Vec::new()的方式來聲明一個(gè)Vec。

let mut v1: Vec<i32> = Vec::new();

這里需要注意的是，new函數(shù)并沒有提供一個(gè)能顯式規(guī)定其泛型類型的參數(shù)，也就是說，上面的代碼能根據(jù)v1的類型自動(dòng)推導(dǎo)出Vec的泛型;但是，你不能寫成如下的形式：

let mut v1 = Vec::new::<i32>();
// 與之對(duì)比的,collect函數(shù)就能指定：
// let mut v2 = (0i32..5).collect::<Vec<i32>>();

這是因?yàn)檫@兩個(gè)函數(shù)的聲明形式以及實(shí)現(xiàn)形式，在此，我們不做深究。

宏聲明

相比調(diào)用new函數(shù)，Rust提供了一種更加直觀便捷的方式聲明一個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)組： vec! 宏。

let v: Vec<i32> = vec![];

// 以下語句相當(dāng)于：
// let mut temp = Vec::new();
// temp.push(1);
// temp.push(2);
// temp.push(3);
// let v = temp;
let v = vec![1, 2, 3];

let v = vec![0; 10]; //注意分號(hào)，這句話聲明了一個(gè) 內(nèi)容為10個(gè)0的動(dòng)態(tài)數(shù)組

從迭代器生成

因?yàn)閂ec實(shí)現(xiàn)了FromIterator這個(gè)trait，因此，借助collect，我們能將任意一個(gè)迭代器轉(zhuǎn)換為Vec。

let v: Vec<_> = (1..5).collect();

訪問及修改

隨機(jī)訪問

就像數(shù)組一樣，因?yàn)閂ec借助Index和IndexMut提供了隨機(jī)訪問的能力，我們通過[index]來對(duì)其進(jìn)行訪問，當(dāng)然，既然存在隨機(jī)訪問就會(huì)出現(xiàn)越界的問題。而在Rust中，一旦越界的后果是極其嚴(yán)重的，可以導(dǎo)致Rust當(dāng)前線程panic。因此，除非你確定自己在干什么或者在for循環(huán)中，不然我們不推薦通過下標(biāo)訪問。

以下是例子：

let a = vec![1, 2, 3];
assert_eq!(a[1usize], 2);

那么，Rust中有沒有安全的下標(biāo)訪問機(jī)制呢？答案是當(dāng)然有：—— .get(n: usize) （.get_mut(n: usize)）函數(shù)。對(duì)于一個(gè)數(shù)組，這個(gè)函數(shù)返回一個(gè)Option<&T> (Option<&mut T>)，當(dāng)Option==None的時(shí)候，即下標(biāo)越界，其他情況下，我們能安全的獲得一個(gè)Vec里面元素的引用。

let v =vec![1, 2, 3];
assert_eq!(v.get(1), Some(&2));
assert_eq!(v.get(3), None);

迭代器

對(duì)于一個(gè)可變數(shù)組，Rust提供了一種簡(jiǎn)單的遍歷形式—— for 循環(huán)。我們可以獲得一個(gè)數(shù)組的引用、可變引用、所有權(quán)。

let v = vec![1, 2, 3];
for i in &v { .. } // 獲得引用
for i in &mut v { .. } // 獲得可變引用
for i in v { .. } // 獲得所有權(quán)，注意此時(shí)Vec的屬主將會(huì)被轉(zhuǎn)移??！

但是，這么寫很容易出現(xiàn)多層for循環(huán)嵌套，因此，Vec提供了一個(gè)into_iter()方法，能顯式地將自己轉(zhuǎn)換成一個(gè)迭代器。然而迭代器怎么用呢？我們下一章將會(huì)詳細(xì)說明。

push的效率研究

前面說到，Vec有兩個(gè)O(1)的方法，分別是pop和push，它們分別代表著將數(shù)據(jù)從尾部彈出或者裝入。理論上來說，因?yàn)?code>Vec是支持隨機(jī)訪問的，因此push效率應(yīng)該是一致的。但是實(shí)際上，因?yàn)閂ec的內(nèi)部存在著內(nèi)存拷貝和銷毀，因此，如果你想要將一個(gè)數(shù)組，從零個(gè)元素開始，一個(gè)一個(gè)的填充直到最后生成一個(gè)非常巨大的數(shù)組的話，預(yù)先為其分配內(nèi)存是一個(gè)非常好的辦法。

這其中，有個(gè)關(guān)鍵的方法是reserve。

如下代碼(注意：由于SystemTime API在1.8以后才穩(wěn)定, 請(qǐng)使用1.8.0 stable 以及以上版本的rustc編譯)：

use std::time;

fn push_1m(v: &mut Vec<usize>, total: usize) {
    let e = time::SystemTime::now();
    for i in 1..total {
        v.push(i);
    }
    let ed = time::SystemTime::now();
    println!("time spend: {:?}", ed.duration_since(e).unwrap());
}

fn main() {
    let mut v: Vec<usize> = vec![];
    push_1m(&mut v, 5_000_000);
    let mut v: Vec<usize> = vec![];
    v.reserve(5_000_000);
    push_1m(&mut v, 5_000_000);
}

在筆者自己的筆記本上，編譯好了debug的版本，上面的代碼跑出了：

?  debug git:(master) ? time ./demo
time spend: Duration { secs: 0, nanos: 368875346 }
time spend: Duration { secs: 0, nanos: 259878787 }
./demo  0.62s user 0.01s system 99% cpu 0.632 total

好像并沒有太大差異？然而切換到release版本的時(shí)候:

?  release git:(master) ? time ./demo
time spend: Duration { secs: 0, nanos: 53389934 }
time spend: Duration { secs: 0, nanos: 24979520 }
./demo  0.06s user 0.02s system 97% cpu 0.082 total

注意消耗的時(shí)間的位數(shù)。可見，在去除掉debug版本的調(diào)試信息之后，是否預(yù)分配內(nèi)存消耗時(shí)間降低了一倍！

這樣的成績(jī)，可見，預(yù)先分配內(nèi)存確實(shí)有助于提升效率。

有人可能會(huì)問了，你這樣糾結(jié)這點(diǎn)時(shí)間，最后不也是節(jié)省在納秒級(jí)別的么，有意義么？當(dāng)然有意義。

第一，納秒也是時(shí)間，這還是因?yàn)檫@個(gè)測(cè)試的Vec只是最簡(jiǎn)單的內(nèi)存結(jié)構(gòu)。一旦涉及到大對(duì)象的拷貝，所花費(fèi)的時(shí)間可就不一定這么少了。第二，頻繁的申請(qǐng)和刪除堆空間，其內(nèi)存一旦達(dá)到瓶頸的時(shí)候你的程序?qū)?huì)異常危險(xiǎn)。

更多Vec的操作，請(qǐng)參照標(biāo)準(zhǔn)庫的api。