手把手实现 Rust 链表 | 第二篇 | Bad 单链表栈的数据布局

发布网友 发布时间：2024-10-23 10:06

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热心网友 时间：2024-10-23 16:47

链表是什么？链表是一系列存储在堆上的连续数据，每个元素都指向下一个元素，形成链式结构。与数组不同，数组中的元素通过下标索引来访问，而链表中的元素通过指针相连。

函数式语言中，链表的定义通常采用递归方式。例如，列表 a 要么是空列表，要么是一个元素后面再跟着一个列表。这种定义直观但可能难以理解。

使用 Rust 来定义链表，可以采用以下方式：元素为 Elem(i32, Box)。如果希望链表元素在堆上，且类型为不定长，可以使用 Box 封装值并使用栈上的定长指针指向堆上值。这样解决了 Rust 编译器要求所有栈上类型在编译期有固定长度的问题。

链表实现中，布局对于性能和可读性有重要影响。一种布局方案在创建所有节点时在堆上分配内存，以保持内存布局一致性。另一种布局则在栈上分配节点空间，并在需要时将其移动到堆上，以减少内存分配的开销。

在链表实现中，需要考虑内存布局对操作如 push、pop、分割和合并的影响。布局一致性对于这些操作尤其重要。

为了优化内存布局，可以使用枚举类型结合结构体类型。枚举用于表示列表，结构体用于表示节点。通过这种方式，可以避免不必要的内存分配，保持内存布局一致，并利用 null 指针优化。

在实现链表时，可以使用零抽象数据结构（Zero Abstract Data Structure）来封装数据，使得实现细节只保留在内部。这样既保持了代码的封装性，又实现了所需的内存布局。

本文通过对比链表与数组、讨论链表的定义与 Rust 实现方式、分析不同内存布局的优缺点，并介绍了如何利用枚举和结构体实现优化内存布局的链表，从而提供了一个令人满意的数据布局。