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@ -0,0 +1,183 @@
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# Drop释放资源
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在Rust中，我们之所以可以一拳打跑GC的同时一脚踢翻手动资源回收，主要就归功于`Drop`特征，同时它也是智能指针的必备特征之一。
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## 学习目标
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如何自动和手动释放资源及执行指定的收尾工作
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## Rust中的资源回收
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在一些无GC语言中，程序员在一个变量无需再被使用时，需要手动释放它占用的内存资源，如果忘记了，那么就会发生内存泄漏，最终臭名昭著的`OOM`问题可能就会发生。
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而在Rust中，你可以指定在一个变量超出作用域时，执行一段特定的代码，最终编译器将帮你自动插入这段收尾代码。这样，就无需在每一个使用该变量的地方，都写一段代码来进行收尾工作和资源释放。不仅让人感叹，Rust的大腿真粗，香！
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没错，指定这样一段收尾工作靠的就是咱这章的主角 - `Drop`特征。
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## 一个不那么简单的Drop例子
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```rust
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struct HasDrop1;
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struct HasDrop2;
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impl Drop for HasDrop1 {
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fn drop(&mut self) {
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println!("Dropping HasDrop1!");
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}
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}
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impl Drop for HasDrop2 {
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fn drop(&mut self) {
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println!("Dropping HasDrop2!");
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}
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}
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struct HasTwoDrops {
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one: HasDrop1,
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two: HasDrop2,
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}
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impl Drop for HasTwoDrops {
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fn drop(&mut self) {
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println!("Dropping HasTwoDrops!");
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}
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}
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struct Foo;
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impl Drop for Foo {
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fn drop(&mut self) {
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println!("Dropping Foo!")
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}
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}
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fn main() {
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let _x = HasTwoDrops { two: HasDrop2 ,one: HasDrop1,};
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let _foo = Foo;
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println!("Running!");
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}
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```
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上面代码虽然长，但是目的其实很单纯，就是为了观察不同情况下的`Drop`，变量级别的、结构体内部字段的, 有几点值得注意：
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- `Drop`特征中的`drop`方法借用了目标的可变引用，而不是拿走了所有权，这里先设置一个悬念，后边会讲
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- 结构体中每个字段都有自己的`Drop`
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来看看输出:
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```console
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Running!
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Dropping Foo!
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Dropping HasTwoDrops!
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Dropping HasDrop1!
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Dropping HasDrop2!
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```
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嗯，结果符合预期，每个资源都成功的执行了收尾工作，虽然`println!`这种收尾工作毫无意义 = , =
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#### Drop的顺序
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观察以上输出，我们可以得出以下关于`Drop`顺序的结论
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- **变量级别，按照逆序的方式**,，`_x`在`_foo`之前创建，因此`_x`在`_foo`之后被drop
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- **结构体内部，按照顺序的方式**, 结构体`_x`中的字段按照定义中的顺序依次`drop`
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#### 没有实现Drop的结构体
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实际上，就算你不为`_x`结构体实现`Drop`特征，它内部的两个字段依然会调用`drop`，移除以下代码，并观察输出：
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```rust
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impl Drop for HasTwoDrops {
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fn drop(&mut self) {
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println!("Dropping HasTwoDrops!");
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}
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}
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```
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原因在于，Rust自动为几乎所有类型都实现了`Drop`特征，因此就算你不手动为结构体实现`Drop`，它依然会调用默认实现的`drop`函数，同时再调用每个字段的`drop`方法，最终打印出:
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```cnosole
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Dropping HasDrop1!
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Dropping HasDrop2!
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```
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## 手动回收
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当使用智能指针来管理锁的时候，你可能希望提前释放这个锁，然后让其它代码能及时获得锁，此时就需要提前去手动`drop`。
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但是在之前我们提到一个悬念，就是`Drop::drop`只是借用了目标值的可变引用，就算你提前调用了该方法，但是后面的代码依然可以使用目标值，这就会访问一个并不存在的值，非常不安全，好在Rust会阻止你：
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```rust
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#[derive(Debug)]
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struct Foo;
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impl Drop for Foo {
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fn drop(&mut self) {
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println!("Dropping Foo!")
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}
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}
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fn main() {
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let foo = Foo;
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foo.drop();
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println!("Running!:{:?}", foo);
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}
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```
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报错如下：
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```console
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error[E0040]: explicit use of destructor method
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--> src/main.rs:37:9
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37 | foo.drop();
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| ----^^^^--
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| | explicit destructor calls not allowed
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| help: consider using `drop` function: `drop(foo)`
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```
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如上所示，编译器直接阻止了我们调用`Drop`特征的`drop`方法，原因是该方法是析构函数，这是一个用来清理实例的通用编程概念，对于Rust而言，不允许显式的调用析构函数。好在在报错的同时，编译器还给出了一个提示：使用`drop`函数。
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针对编译器提示的`drop`函数，我们可以大胆推测下：它能够拿走目标值的所有权。现在来看看这个猜测正确与否，以下是`std::mem::drop`函数的签名：
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```rust
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pub fn drop<T>(_x: T)
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```
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如上所示，`drop`函数确实拿走了目标值的所有权，来验证下：
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```rust
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fn main() {
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let foo = Foo;
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drop(foo);
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// 以下代码会报错：借用了所有权被转移的值
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// println!("Running!:{:?}", foo);
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}
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```
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Bingo，完美拿走了所有权，而且这种实现保证了后续的使用必定会导致编译错误，因此非常安全！
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细心的同学可能已经注意到，这里直接调用了`drop`函数，并没有引入任何模块信息，原因是该函数在[`std::prelude`](../../appendix/prelude.md)里。
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## Drop使用场景
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对于Drop而言，主要有两个功能：
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- 回收内存资源
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- 执行一些收尾工作
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对于第二点，在之前我们已经详细介绍过，因此这里主要对第一点进行下简单说明。
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在绝大多数情况下，我们都无需手动去`drop`以回收内存资源，因为Rust会自动帮我们完成这些工作，它甚至会对复杂类型的每个字段都单独的调用`drop`进行回收！但是确实有极少数情况，需要你自己来回收资源的，例如文件描述符、网络socket等，当这些超出作用域不再使用时，就需要进行关闭以释放相关的资源，在这些情况下，就需要使用者自己来解决`Drop`的问题。
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## 互斥的Copy和Drop
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我们无法为一个类型同时实现`Copy`和`Drop`特征。因为实现了`Copy`的特征会被编译器隐式的复制，因此非常难以预测析构函数执行的时间和频率。因此这些实现了`Copy`的类型无法拥有析构函数。
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```rust
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#[derive(Copy)]
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struct Foo;
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impl Drop for Foo {
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fn drop(&mut self) {
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println!("Dropping Foo!")
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}
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}
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```
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以下代码报错如下:
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```console
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error[E0184]: the trait `Copy` may not be implemented for this type; the type has a destructor
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--> src/main.rs:24:10
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24 | #[derive(Copy)]
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| ^^^^ Copy not allowed on types with destructors
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```
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## 总结
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`Drop`可以用于许多方面，来使得资源清理及收尾工作变得方便和安全，甚至可以用其创建我们自己的内存分配器！通过`Drop`特征和 Rust 所有权系统，你无需担心之后的代码清理，Rust 会自动考虑这些问题。
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我们也无需担心意外的清理掉仍在使用的值，这会造成编译器错误：所有权系统确保引用总是有效的，也会确保`drop`只会在值不再被使用时被调用一次。
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sunface
3 years ago