Rust 数组与切片：定长数组与胖指针视图

更新时间：2026-09-20。切片（slice）是对一段连续元素的借用视图，它让同一份函数能处理数组、Vec 等各种连续存储，是 Rust 里最常用的参数类型之一。

一、定长数组

let a = [1, 2, 3, 4];          // [i32; 4]
let zeros = [0u8; 8];          // 8 个 0
let first = a[0];              // 编译期/运行期边界检查

数组长度 N 是类型的一部分：[u8; 3] 和 [u8; 4] 不是同一类型，不能互相传参。长度运行时才确定的数据应放 Vec<T>，但函数可以只收切片而不关心底层是哪种。

二、切片是胖指针

fn sum(xs: &[i32]) -> i32 { xs.iter().sum() }

let arr = [1, 2, 3, 4];
let v = vec![1, 2, 3, 4];
sum(&arr);            // &[i32;4] 自动解为 &[i32]
sum(&v);              // Vec 借出 &[i32]
sum(&v[1..3]);        // 只借一段：[2, 3]

&[T] 在内存里是两个机器字：指向首元素的指针 + 元素个数（胖指针/fat pointer），它不持有数据，只是一段连续 T 的视图。

类型	拥有数据	长度	存储
[T; N]	是	编译期固定	通常栈上
Vec<T>	是	运行时可变	堆上
&[T] / &mut [T]	否（借用）	视图长度	不分配

三、切片的范围与越界

let v = vec![10, 20, 30, 40];
let s = &v[1..3];          // [20, 30]，左闭右开
let h = &v[..2];           // 从头：[10, 20]
let t = &v[2..];           // 到尾：[30, 40]
let all = &v[..];          // 全量
// let bad = &v[2..=8];    // 终点越界 → panic：slice index out of range

• 索引/切片越界在运行时 panic（安全终止），而不是像 C/C++ 那样产生未定义行为，这是有边界检查的代价。
• 编译器能证明下标合法时会优化掉边界检查；热路径可用迭代器/get() 避免 panic 风险。

match v.get(10) {           // 越界返回 None 而非 panic
    Some(x) => println!("{x}"),
    None => println!("out of range"),
}

四、常用切分方法

let v = vec![1, 2, 3, 4, 5];
let (head, tail) = v.split_first().unwrap();   // head=&1, tail=&[2..5]
for c in v.chunks(2) { /* [1,2] [3,4] [5] */ }
for w in v.windows(3) { /* [1,2,3] [2,3,4] ... */ }
for (i, x) in v.split(|x| *x == 3) { /* 按谓词切 */ }

五、常见坑

1. 返回局部数组/ Vec 的切片：被借数据在函数结束时释放，返回 &[T] 会悬垂，应返回 Vec<T>（生命周期）。
2. 同时持有 &mut [T] 和其它引用：违反多读一写，编译失败；可变切片在同一时刻是排他的。
3. 越界直接索引导致 panic：处理外部不可信下标用 get/get_mut 返回 Option。
4. 按字节切 String：&s[a..b] 的边界必须落在 UTF-8 字符边界，否则 panic，见 String 与 &str。
5. 以为切片会拷贝：&[T] 只是指针+长度，传切片零拷贝，但也因此受借用规则约束。

总结

[T;N] 是长度写进类型、通常在栈上的定长数组，Vec 是堆上可变长容器，而 &[T]/&mut [T] 是由首元素指针和长度组成的胖指针借用视图，不持有数据也不分配，能统一借用数组、Vec 等连续存储；切片范围遵循左闭右开、越界在运行时 panic（安全终止而非 UB），不可信下标用 get 返回 Option；切片同样受多读一写和生命周期约束，不能返回局部数据的悬垂切片，切 String 时边界还必须对齐 UTF-8 字符。