Rust 入門 - 所有權(quán)

Ownership

Rust 中的每一個(gè)值都有一個(gè)被稱為其 所有者(owner)的變量栖忠。

值在任一時(shí)刻有且只有一個(gè)所有者。

當(dāng)所有者(變量)離開作用域超全,這個(gè)值將被丟棄焕刮。

變量做用域

{
    //當(dāng) s 進(jìn)入作用域 時(shí),它就是有效的碴巾。
    // 這一直持續(xù)到它 離開作用域 為止溯捆。
    let s = "apple";
    println!("s = {}", s);

    let s1 = String::from("Tom");
    log(s1);
    // error value borrowed here after move 被借用無法輸出
    // println!("s1 = {}", s1);
} //離開作用域自動(dòng)釋放
    // println!("s = {}", s);

fn log(name: String) {
    println!("{}", name);
}

內(nèi)存與分配

mut string 由于可變, 分配在堆上:
必須在運(yùn)行時(shí)向操作系統(tǒng)請(qǐng)求內(nèi)存。

需要一個(gè)當(dāng)我們處理完 String 時(shí)將內(nèi)存返回給操作系統(tǒng)的方法提揍。

let mut s = String::from("hello");
s.push_str(", world!");
println!("s = {}", s);

變量與數(shù)據(jù)交互的方式(一):移動(dòng)

let x = 5; // 給 x 賦值 5啤月,由于 5 的大小是已知的, 被分配到棧上
let y = x;
println!("x = {}, y = {}", x, y);
// string 版本
let s1 = String::from("hello");
let s2 = s1;
println!("s2 = {}", s2);
// println!("s1 = {}, s2 = {}", s1, s2);

String 由三部分組成劳跃,如圖左側(cè)所示:一個(gè)指向存放字符串內(nèi)容內(nèi)存的指針谎仲,一個(gè)長(zhǎng)度,和一個(gè)容量刨仑。這一組數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在棧上郑诺。右側(cè)則是堆上存放內(nèi)容的內(nèi)存部分。


Xnip2021-05-26_15-57-45.jpg

當(dāng)我們將 s1 賦值給 s2杉武,String 的數(shù)據(jù)被復(fù)制了辙诞,這意味著我們從棧上拷貝了它的指針、長(zhǎng)度和容量轻抱。我們并沒有復(fù)制指針指向的堆上數(shù)據(jù)飞涂。


Xnip2021-05-26_15-58-43.jpg

操作 s2 = s1 在堆上數(shù)據(jù)比較大的時(shí)候會(huì)對(duì)運(yùn)行時(shí)性能造成非常大的影響。

Xnip2021-05-26_16-01-07.jpg

如果你在其他語言中聽說過術(shù)語 淺拷貝(shallow copy)和 深拷貝(deep copy)祈搜,那么拷貝指針较店、長(zhǎng)度和容量而不拷貝數(shù)據(jù)可能聽起來像淺拷貝。不過因?yàn)?Rust 同時(shí)使第一個(gè)變量無效了夭问,這個(gè)操作被稱為 移動(dòng)(move)泽西,而不是淺拷貝曹铃。上面的例子可以解讀為 s1 被 移動(dòng) 到了 s2 中缰趋。那么具體發(fā)生了什么,如圖 4-4 所示陕见。

【借用】


Xnip2021-05-26_16-01-47.jpg

另外秘血,這里還隱含了一個(gè)設(shè)計(jì)選擇:Rust 永遠(yuǎn)也不會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建數(shù)據(jù)的 “深拷貝”。因此评甜,任何 自動(dòng) 的復(fù)制可以被認(rèn)為對(duì)運(yùn)行時(shí)性能影響較小灰粮。

克隆 確實(shí)需要的拷貝的場(chǎng)景使用

let s1 = String::from("hello");
let s2 = s1.clone(); //clone 堆上的數(shù)據(jù)被復(fù)制了
println!("s1 = {}, s2 = {}", s1, s2);

為什么整形不需要clone?

let x = 5;
let y = x;
println!("x = {}, y = {}", x, y);

原因: 整型這樣的在編譯時(shí)已知大小的類型被整個(gè)存儲(chǔ)在棧上,所以拷貝其實(shí)際的值是快速的忍坷。
Rust 有一個(gè)叫做 Copy trait 的特殊注解粘舟,可以用在類似整型這樣的存儲(chǔ)在棧上的類型上。如果一個(gè)類型擁有 Copy trait佩研,一個(gè)舊的變量在將其賦值給其他變量后仍然可用柑肴。Rust 不允許自身或其任何部分實(shí)現(xiàn)了 Drop trait 的類型使用 Copy trait。如果我們對(duì)其值離開作用域時(shí)需要特殊處理的類型使用 Copy 注解旬薯,將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)編譯時(shí)錯(cuò)誤晰骑。要學(xué)習(xí)如何為你的類型增加 Copy 注解,請(qǐng)閱讀附錄 C 中的 “可派生的 trait”绊序。

那么什么類型是 Copy 的呢硕舆?可以查看給定類型的文檔來確認(rèn)秽荞,不過作為一個(gè)通用的規(guī)則,任何簡(jiǎn)單標(biāo)量值的組合可以是 Copy 的抚官,不需要分配內(nèi)存或某種形式資源的類型是 Copy 的扬跋。如下是一些 Copy 的類型:

所有整數(shù)類型,比如 u32凌节。

布爾類型胁住,bool,它的值是 true 和 false刊咳。

所有浮點(diǎn)數(shù)類型彪见,比如 f64。

字符類型娱挨,char余指。

元組,當(dāng)且僅當(dāng)其包含的類型也都是 Copy 的時(shí)候跷坝。比如酵镜,(i32, i32) 是 Copy 的,但 (i32, String) 就不是柴钻。

所有權(quán)和函數(shù)

將值傳遞給函數(shù)在語義上與給變量賦值相似淮韭。向函數(shù)傳遞值可能會(huì)移動(dòng)或者復(fù)制,就像賦值語句一樣

let s = String::from("hello"); // s 進(jìn)入作用域
takes_ownership(s); // s 的值移動(dòng)到函數(shù)里 【移動(dòng)】
                    // ... 所以這里不再有效
let x = 5; // x 進(jìn)入作用域
makes_copy(x); // 但 i32 是 copy 的 【copy】
                // ...所以能繼續(xù)使用

fn takes_ownership(some_string: String) {
    println!("{}", some_string);
}

fn makes_copy(some_integer: i32) {
    println!("{}", some_integer);
}

返回值和作用域

返回值也能轉(zhuǎn)移所有權(quán)

let s1 = gives_ownership(); // gives_ownership 將返回值移給 s1
let s2 = String::from("hello"); // s2進(jìn)入作用域
let s3 = take_and_gives_back(s2);
println!("s1= {}", s1);
// println!("s2 = {}", s2);
println!("s3 = {}", s3);
// s2被移動(dòng)到  take_and_gives_back 贴届, take_and_gives_back 返回值給s3

fn take_and_gives_back(str: String) -> String {
    str
}

fn gives_ownership() -> String {
    let a = String::from("hello");
    a
}

轉(zhuǎn)移返回值的所有權(quán)

{
let s1 = String::from("hello");
let (s2, len) = calculate_length(s1);
println!("{} length is {}", s2, len);
}
// s3 移出作用域并被丟棄靠粪,s2 移出作用域并但被移走

fn calculate_length(s: String) -> (String, usize) {
    let length = s.len();
    (s, length)
}
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