From 3fb32f29e404ccf9ef56be005d2773adf35db249 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Jesse <35264598+JesseAtSZ@users.noreply.github.com> Date: Tue, 11 Jan 2022 12:12:30 +0800 Subject: [PATCH 1/2] Update ownership.md --- book/contents/basic/ownership/ownership.md | 47 +++++++++++----------- 1 file changed, 23 insertions(+), 24 deletions(-) diff --git a/book/contents/basic/ownership/ownership.md b/book/contents/basic/ownership/ownership.md index 6655a0fc..1077b17a 100644 --- a/book/contents/basic/ownership/ownership.md +++ b/book/contents/basic/ownership/ownership.md @@ -56,16 +56,15 @@ int* foo() { #### 性能区别 -入栈比在堆上分配内存要快，因为入栈时操作系统无需分配新的空间：新数据的位置放入栈顶。相比之下，在堆上分配内存则需要更多的工作，这是因为操作系统必须首先找到一块足够存放数据的内存空间，接着做一些记录为下一次分配做准备。 +写入方面：入栈比在堆上分配内存要快，因为入栈时操作系统无需分配新的空间，只需要将新数据放入栈顶即可。相比之下，在堆上分配内存则需要更多的工作，这是因为操作系统必须首先找到一块足够存放数据的内存空间，接着做一些记录为下一次分配做准备。 -访问堆上的数据比访问栈上的数据慢，因为必须通过指针来访问内存。得益于CPU高速缓存，现代处理器访问内存的次数越少则越快，栈数据往往可以存储在cpu高速缓存中，而堆数据只能存储在内存中，这两者的访问速度差异在10倍以上！ - -因此，处理器在处理栈上数据的时候比处理堆上的数据更加高效，同时，在堆上分配大量的空间也可能消耗时间。 +读取方面：得益于CPU高速缓存，使得处理器可以减少对内存的访问，高速缓存和内存的访问速度差异在10倍以上！栈数据往往可以直接存储在CPU高速缓存中，而堆数据只能存储在内存中。访问堆上的数据比访问栈上的数据慢，因为必须先访问堆再通过堆上的指针来访问内存。 +因此，处理器处理和分配在栈上数据会比在堆上的数据更加高效。 #### 所有权与堆栈 -当你的代码调用一个函数时，传递给函数的参数(包括可能指向堆上数据的指针和函数的局部变量)依次被压入栈中, 当函数调用结束时，这些值将被从栈中按照相反的顺序依次移除。 +当你的代码调用一个函数时，传递给函数的参数(包括可能指向堆上数据的指针和函数的局部变量)依次被压入栈中，当函数调用结束时，这些值将被从栈中按照相反的顺序依次移除。 因为堆上的数据缺乏组织，因此跟踪这些数据何时分配和释放是非常重要的，否则堆上的数据将产生内存泄漏 - 这些数据将永远无法被回收。这就是Rust所有权系统为我们提供的强大保障。 @@ -77,7 +76,7 @@ int* foo() { 理解了堆栈，接下来看一下*关于所有权的规则*，首先请谨记以下规则： > 1. Rust中每一个值都`有且只有`一个所有者(变量) -> 2. 当所有者(变量)离开作用域范围时，这个值将被丢弃 +> 2. 当所有者(变量)离开作用域范围时，这个值将被丢弃(free) @@ -90,11 +89,11 @@ let s = "hello" 变量`s`绑定到了一个字符串字面值，该字符串字面值是硬编码到程序代码中的。`s`变量从声明的点开始直到当前作用域的结束都是有效的： ```rust -{ // s 在这里无效, 它尚未声明 +{ // s 在这里无效，它尚未声明 let s = "hello"; // 从此处起，s 是有效的 // 使用 s -} // 此作用域已结束，s 不再有效 +} // 此作用域已结束，s不再有效 ``` 简而言之，`s`从创建伊始就开始有效，然后有效期持续到它离开作用域为止，可以看出，就作用域来说，Rust语言跟其他编程语言没有区别。 @@ -103,12 +102,12 @@ let s = "hello" 之前提到过，本章会用String作为例子，因此这里会进行一下简单的介绍，具体的String学习请参见[String类型](../compound-type/string-slice.md)。 -我们已经见过字符串字面值`let s ="hello"`，它是被硬编码进程序里的字符串值。字符串字面值是很方便的，但是它并不适用于所有场景。原因有二： -- **字符串字面值是不可变的**, 因为被硬编码到程序代码中 -- 并非所有字符串的值都能在编写代码得知 +我们已经见过字符串字面值`let s ="hello"`，s是被硬编码进程序里的字符串值（类型为&str）。字符串字面值是很方便的，但是它并不适用于所有场景。原因有二： +- **字符串字面值是不可变的**，因为被硬编码到程序代码中 +- 并非所有字符串的值都能在编写代码时得知 -例如，字符串是用户输入的，然后你存储在内存中，这种情况，字符串字面值就完全无用武之地。 为此，Rust为我们提供动态字符串类型: `String`, 该类型被分配到堆上，因此可以动态伸缩，也就能存储在编译时大小未知的文本. +例如，字符串是需要程序运行时，通过用户动态输入然后存储在内存中的，这种情况，字符串字面值就完全无用武之地。 为此，Rust为我们提供动态字符串类型: `String`, 该类型被分配到堆上，因此可以动态伸缩，也就能存储在编译时大小未知的文本。 可以使用下面的方法基于字符串字面量来创建`String`类型: ```rust @@ -136,31 +135,31 @@ let x = 5; let y = x; ``` -代码背后的逻辑很简单, 将 `5 `绑定到变量`x`；接着拷贝`x`的值赋给`y`,最终`x`和`y`都等于`5`,因为整数是由固定大小的简单值，因此这两个值都被存在栈中，完全无需在堆上分配内存。 +代码背后的逻辑很简单, 将 `5 `绑定到变量`x`；接着拷贝`x`的值赋给`y`,最终`x`和`y`都等于`5`,因为整数是Rust基本数据类型，是固定大小的简单值，因此这两个值都是通过自动拷贝的方式来赋值的，都被存在栈中，完全无需在堆上分配内存。 -可能有同学会有疑问：这种拷贝不消耗性能吗？实际上，这种栈上数据的拷贝非常非常快，而且数据本身也足够简单，只要复制一个整数大小(i32，4个字节)的内存即可，因此在这种情况下，拷贝的速度远比在堆上创建内存来得快的多。实际上，上一章我们讲到的Rust基本类型都是通过自动拷贝的方式来赋值的，就像上面代码一样。 +可能有同学会有疑问：这种拷贝不消耗性能吗？实际上，这种栈上的数据足够简单，而且拷贝非常非常快，只需要复制一个整数大小(i32，4个字节)的内存即可，因此在这种情况下，拷贝的速度远比在堆上创建内存来得快的多。实际上，上一章我们讲到的Rust基本类型都是通过自动拷贝的方式来赋值的，就像上面代码一样。 然后再来看一段代码： ```rust let s1 = String::from("hello"); let s2 = s1; ``` -此时，可能某个大聪明(善意昵称)已经想到了：嗯，把`s1`的内容拷贝一份赋值给`s2`，实际上，并不是这样。之前也提到了，对于基本类型(存储在栈上)，Rust会自动拷贝，但是`String`不是基本类型，而是存储在堆上的，因此并不能自动拷贝。 +此时，可能某个大聪明(善意昵称)已经想到了：嗯，把`s1`的内容拷贝一份赋值给`s2`，实际上，并不是这样。之前也提到了，对于基本类型(存储在栈上)，Rust会自动拷贝，但是`String`不是基本类型，而是存储在堆上的，因此不能自动拷贝。 实际上，`String`类型是一个复杂类型，由存储在栈中的堆指针、字符串长度、字符串容量共同组成，其中堆指针是最重要的，它指向了真实存储字符串内容的堆内存，至于长度和容量，如果你有Go语言的经验，这里就很好理解：容量是堆内存分配空间的大小，长度是目前已经使用的大小. -总之`String`类型指向了一个堆上的空间，这里存储着它的真实数据, 下面对上面代码中的`let s2 = s1`分成两种情况讨论： -1. 拷贝`String`和存储在堆上的字节数组 -如果该语句是拷贝所有数据(深拷贝)，那么无论是`String`本身还是底层的堆上数据，都会被全部拷贝，这对于性能而言会造成非常大的影响 +总之`String`类型的变量指向了栈上的一个地址，而这个地址又指向了一个堆上的空间，堆上存储着它的真实数据, 实现`let s2 = s1`这个拷贝的动作，可能会有下面这两种方式： +1. 拷贝`String`变量在栈上的地址和存储在堆上的真实数据 +如果该语句是拷贝所有数据(深拷贝)，那么无论是`String`本身还是底层的堆上数据，都会被全部拷贝，这对于性能而言会造成非常大的影响。 -2. 只拷贝`String`本身 +2. 只拷贝`String`变量在栈上的地址 这样的拷贝非常快，因为在64位机器上就拷贝了`8字节的指针`、`8字节的长度`、`8字节的容量`，总计24字节，但是带来了新的问题，还记得我们之前提到的所有权规则吧？其中有一条就是，一个值只允许有一个所有者，而现在这个值(堆上的真实字符串数据)有了两个所有者：`s1`和`s2`。 好吧，就假定一个值可以拥有两个所有者，会发生什么呢？ -当变量离开作用域后，Rust会自动调用 `drop` 函数并清理变量的堆内存。不过由于两个`String`指向了同一位置。这就有了一个问题：当 `s1` 和 `s2` 离开作用域，它们都会尝试释放相同的内存。这是一个叫做 二次释放（double free）的错误，也是之前提到过的内存安全性 bug 之一。两次释放（相同）内存会导致内存污染，它可能会导致潜在的安全漏洞。 +当变量离开作用域后，Rust会自动调用 `drop` 函数并清理变量的堆内存。不过由于两个`String`变量指向了同一位置。这就有了一个问题：当 `s1` 和 `s2` 离开作用域，它们都会尝试释放相同的内存。这是一个叫做 二次释放（double free）的错误，也是之前提到过的内存安全性 bug 之一。两次释放（相同）内存会导致内存污染，它可能会导致潜在的安全漏洞。 -因此，Rust这样解决问题：**当`s1`赋予`s2`后，Rust认为`s1`不再有效，因此也无需在`s1`离开作用域后`drop`任何东西，这就是把所有权从`s1`转移给了`s2`**. +因此，Rust这样解决问题：**当`s1`赋予`s2`后，Rust认为`s1`不再有效，因此也无需在`s1`离开作用域后`drop`任何东西，这就是把所有权从`s1`转移给了`s2`，`s1`在被赋予`s2`后就马上失效了**. 再来看看，在所有权转移后再来使用旧的所有者，会发生什么： ```rust @@ -198,7 +197,7 @@ error[E0382]: use of moved value: `s1` #### 克隆(深拷贝) -首先，**Rust 永远也不会自动创建数据的 “深拷贝”**。因此，任何**自动**的复制可以被认为对运行时性能影响较小。 +首先，**Rust 永远也不会自动创建数据的 “深拷贝”**。因此，任何**自动**的复制都不是深拷贝，可以被认为对运行时性能影响较小。 如果我们**确实**需要深度复制`String`中堆上的数据，而不仅仅是栈上的数据，可以使用一个叫做`clone`的方法。 @@ -227,7 +226,7 @@ println!("x = {}, y = {}", x, y); 但这段代码似乎与我们刚刚学到的内容相矛盾：没有调用 `clone`，不过依然实现了类似深拷贝的效果 - 没有报所有权的错误。 -原因是像整型这样的在编译时已知大小的类型被整个存储在栈上，所以拷贝其实际的值是快速的。这意味着没有理由在创建变量 `y` 后使 `x` 无效。换句话说，这里没有深浅拷贝的区别，因此这里调用 `clone` 并不会与通常的浅拷贝有什么不同，我们可以不用管它。 +原因是像整型这样的基本类型在编译时已知大小的类型被整个存储在栈上，所以拷贝其实际的值是快速的。这意味着没有理由在创建变量 `y` 后使 `x` 无效（`x`、 `y`都仍然有效）。换句话说，这里没有深浅拷贝的区别，因此这里调用 `clone` 并不会与通常的浅拷贝有什么不同，我们可以不用管它（可以理解成在栈上做了深拷贝）。 Rust 有一个叫做 `Copy`的特征，可以用在类似整型这样在栈中存储的类型。如果一个类型拥有 `Copy`特征，一个旧的变量在被赋值给其他变量后仍然可用。 @@ -298,5 +297,5 @@ fn takes_and_gives_back(a_string: String) -> String { // a_string 进入作用 ``` -所有权很强大，避免了内存的不安全性，但是也带来了一个新麻烦: **总是把一个值传来传去去使用它**。 传入一个函数，很可能还要从该函数传出去，结果就是语言表达变得非常啰嗦，幸运的是，Rust提供了新功能解决这个问题。 +所有权很强大，避免了内存的不安全性，但是也带来了一个新麻烦: **总是把一个值传来传去来使用它**。 传入一个函数，很可能还要从该函数传出去，结果就是语言表达变得非常啰嗦，幸运的是，Rust提供了新功能解决这个问题。 From 4f347355b1cf1c6c098288da96d653c7fd2f5dd6 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Jesse <35264598+JesseAtSZ@users.noreply.github.com> Date: Tue, 11 Jan 2022 13:10:42 +0800 Subject: [PATCH 2/2] Update ownership.md --- book/contents/basic/ownership/ownership.md | 10 +++++----- 1 file changed, 5 insertions(+), 5 deletions(-) diff --git a/book/contents/basic/ownership/ownership.md b/book/contents/basic/ownership/ownership.md index 1077b17a..b9a82b15 100644 --- a/book/contents/basic/ownership/ownership.md +++ b/book/contents/basic/ownership/ownership.md @@ -148,11 +148,11 @@ let s2 = s1; 实际上，`String`类型是一个复杂类型，由存储在栈中的堆指针、字符串长度、字符串容量共同组成，其中堆指针是最重要的，它指向了真实存储字符串内容的堆内存，至于长度和容量，如果你有Go语言的经验，这里就很好理解：容量是堆内存分配空间的大小，长度是目前已经使用的大小. -总之`String`类型的变量指向了栈上的一个地址，而这个地址又指向了一个堆上的空间，堆上存储着它的真实数据, 实现`let s2 = s1`这个拷贝的动作，可能会有下面这两种方式： -1. 拷贝`String`变量在栈上的地址和存储在堆上的真实数据 -如果该语句是拷贝所有数据(深拷贝)，那么无论是`String`本身还是底层的堆上数据，都会被全部拷贝，这对于性能而言会造成非常大的影响。 +总之`String`类型指向了一个堆上的空间，这里存储着它的真实数据, 下面对上面代码中的`let s2 = s1`分成两种情况讨论： +1. 拷贝`String`和存储在堆上的字节数组 +如果该语句是拷贝所有数据(深拷贝)，那么无论是`String`本身还是底层的堆上数据，都会被全部拷贝，这对于性能而言会造成非常大的影响 -2. 只拷贝`String`变量在栈上的地址 +2. 只拷贝`String`本身 这样的拷贝非常快，因为在64位机器上就拷贝了`8字节的指针`、`8字节的长度`、`8字节的容量`，总计24字节，但是带来了新的问题，还记得我们之前提到的所有权规则吧？其中有一条就是，一个值只允许有一个所有者，而现在这个值(堆上的真实字符串数据)有了两个所有者：`s1`和`s2`。 好吧，就假定一个值可以拥有两个所有者，会发生什么呢？ @@ -226,7 +226,7 @@ println!("x = {}, y = {}", x, y); 但这段代码似乎与我们刚刚学到的内容相矛盾：没有调用 `clone`，不过依然实现了类似深拷贝的效果 - 没有报所有权的错误。 -原因是像整型这样的基本类型在编译时已知大小的类型被整个存储在栈上，所以拷贝其实际的值是快速的。这意味着没有理由在创建变量 `y` 后使 `x` 无效（`x`、 `y`都仍然有效）。换句话说，这里没有深浅拷贝的区别，因此这里调用 `clone` 并不会与通常的浅拷贝有什么不同，我们可以不用管它（可以理解成在栈上做了深拷贝）。 +原因是像整型这样的基本类型在编译时是已知大小的，会被存储在栈上，所以拷贝其实际的值是快速的。这意味着没有理由在创建变量 `y` 后使 `x` 无效（`x`、 `y`都仍然有效）。换句话说，这里没有深浅拷贝的区别，因此这里调用 `clone` 并不会与通常的浅拷贝有什么不同，我们可以不用管它（可以理解成在栈上做了深拷贝）。 Rust 有一个叫做 `Copy`的特征，可以用在类似整型这样在栈中存储的类型。如果一个类型拥有 `Copy`特征，一个旧的变量在被赋值给其他变量后仍然可用。