内存 std.memory¶
内存操作¶
内存填充 memset¶
将 n 个字节设置为指定值。
// 字节级填充
@returns(dst)
@write(dst, n)
act[sys.mem] memset([unit] dst, u8 val, usize n) -> [unit];
// 8 位填充
act[sys.mem] memset8([u8] dst, u8 val, usize n) -> [unit];
// 16 位填充
act[sys.mem] memset16([u16] dst, u16 val, usize n) -> [unit];
// 32 位填充
act[sys.mem] memset32([u32] dst, u32 val, usize n) -> [unit];
// 64 位填充
act[sys.mem] memset64([u64] dst, u64 val, usize n) -> [unit];
内存复制 memcpy¶
将 n 个字节从源复制到目标。
@returns(dst)
@read(src, n)
@write(dst, n)
act[sys.mem] memcpy([unit] dst, [unit] src, usize n) -> [unit];
// 无重叠安全复制
@returns(dst)
@read(src, n)
@write(dst, n)
act[sys.mem] memcpy_safe([unit] dst, [unit] src, usize n) -> [unit];
内存移动 memmove¶
支持源目标区域重叠的内存复制。
@returns(dst)
@read(src, n)
@write(dst, n)
act[sys.mem] memmove([unit] dst, [unit] src, usize n) -> [unit];
内存比较 memcmp¶
比较两个内存区域。
@read(a, n)
@read(b, n)
fun memcmp([unit] a, [unit] b, usize n) -> i32; // 返回 -1, 0, 1
// 带长度限制的比较
fun memcmp_n([unit] a, [unit] b, usize n) -> i32;
指针操作¶
指针基础¶
// 获取地址
fun address_of<typename T>(T value) -> [T];
// 解引用指针
fun deref<typename T>([T] ptr) -> T;
// 指针算术
fun ptr_add<typename T>([T] ptr, usize offset) -> [T];
fun ptr_sub<typename T>([T] ptr, usize offset) -> [T];
// 指针偏移量
fun offset_of<typename T>(usize field_offset) -> usize;
// 对齐信息
fun align_of<typename T>() -> usize;
空指针检查¶
// 检查指针是否为空
fun is_null<typename T>([T] ptr) -> bool;
// 获取空指针
fun null<typename T>() -> [T];
// 有效指针检查
fun is_valid<typename T>([T] ptr) -> bool;
内存分配¶
堆分配¶
// 分配未初始化内存
act[sys.mem] alloc(usize size) -> [unit];
// 分配并初始化为零
act[sys.mem] calloc(usize count, usize elem_size) -> [unit];
// 重新分配内存
act[sys.mem] realloc([unit] ptr, usize new_size) -> [unit];
// 释放内存
act[sys.mem] free([unit] ptr) -> unit;
// 分配对齐内存
act[sys.mem] aligned_alloc(usize alignment, usize size) -> [unit];
栈分配¶
// 栈上分配（仅编译期已知大小）
fun alloca(usize size) -> [unit];
// 可变长栈数组（VLA）
fun vla<typename T>(usize count) -> [T];
内存布局和对齐¶
大小和对齐查询¶
// 获取类型大小（字节）
fun sizeof<typename T>() -> usize;
// 获取类型对齐要求
fun alignof<typename T>() -> usize;
// 获取布局信息
Layout {
fun size() -> usize;
fun align() -> usize;
fun padding() -> usize;
}
fun layout_of<typename T>() -> Layout;
字段偏移¶
// 获取结构体字段的字节偏移量（编译期）
lit usize FIELD_OFFSET = offset_of!(struct, field);
// 运行时计算
fun offset_of_field(str struct_name, str field_name) -> usize;
智能指针¶
引用计数指针 Rc¶
Rc<typename T> {
// 创建
fun new(T value) -> Rc<T>;
// 解引用
fun deref() -> T;
// 克隆（增加引用计数）
fun clone() -> Rc<T>;
// 获取引用计数
fun ref_count() -> usize;
// 尝试获取可变引用（仅当引用计数为1时）
fun try_mut() -> Option<[T]>;
}
可变引用计数指针 Arc（原子）¶
Arc<typename T> {
// 创建
fun new(T value) -> Arc<T>;
// 解引用
fun deref() -> T;
// 克隆（线程安全）
fun clone() -> Arc<T>;
// 获取引用计数
fun ref_count() -> usize;
// 尝试获取可变引用
fun try_mut() -> Option<[T]>;
}
唯一指针 Box¶
Box<typename T> {
// 创建
fun new(T value) -> Box<T>;
// 解引用
fun deref() -> T;
// 转移所有权
fun into_inner() -> T;
// 泄漏内存（获取原始指针）
fun leak() -> [T];
}
内存安全工具¶
生命周期管理¶
// 检查悬垂指针
fun is_dangling<typename T>([T] ptr) -> bool;
// 获取指针指向的对象生命周期状态
LifetimeInfo {
fun is_valid() -> bool;
fun allocation_size() -> usize;
fun allocation_time() -> i64;
}
fun lifetime_info<typename T>([T] ptr) -> LifetimeInfo;
内存泄漏检测¶
// 启用内存泄漏检测
act[sys.mem] enable_leak_detection() -> unit;
// 禁用内存泄漏检测
act[sys.mem] disable_leak_detection() -> unit;
// 获取内存统计
MemStats {
fun allocated_bytes() -> u64;
fun freed_bytes() -> u64;
fun peak_bytes() -> u64;
fun allocation_count() -> u64;
}
fun mem_stats() -> MemStats;
使用示例¶
内存操作¶
use std.memory.*;
act main() {
// 填充内存
var buffer = alloc(100);
memset(buffer, 0, 100);
// 复制数据
var src = [1u8, 2u8, 3u8];
var dst = alloc(3);
memcpy(dst, address_of(src), 3);
}
指针操作¶
use std.memory.*;
act main() {
i32 x = 42;
[i32] ptr = address_of(x);
// 检查指针有效性
if !is_null(ptr) {
i32 value = deref(ptr);
println("Value: {}", value);
}
}
引用计数¶
use std.memory.*;
act main() {
var shared = Rc::new([1, 2, 3]);
var copy1 = shared.clone();
var copy2 = shared.clone();
println("Ref count: {}", shared.ref_count()); // 3
}
内存统计¶
use std.memory.*;
act main() {
enable_leak_detection();
// ... 你的代码 ...
var stats = mem_stats();
println("Allocated: {} bytes", stats.allocated_bytes());
println("Peak: {} bytes", stats.peak_bytes());
}
指针标注¶
权限系统中的内存标注：
// 标注可访问的字节数
@read(ptr, n) // 标注读权限范围
@write(ptr, n) // 标注写权限范围
// 标注不为空
@nonnull(ptr) // 指针不为空
@nonnull(a, b) // 多个指针都不为空
// 标注返回值
@returns(ptr) // 返回指针本身
// 标注别名关系
@noalias(a, b) // a 和 b 不相交
最佳实践¶
- 使用智能指针：优先 Box > Rc > Arc，避免手动管理
- 避免指针算术：除非必要，使用切片或容器
- 启用检测：开发阶段启用泄漏检测
- 内存对齐：大型数据结构注意对齐优化
- RAII 模式：依靠析构函数自动释放资源
相关内容：变量修饰见 变量与初始化。