add智能指针Box

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 ## Rust中的堆栈
 高级语言Python/Java等往往会弱化堆栈的概念，但是要用好C/C++/Rust，就必须对堆栈有深入的了解，原因是两者的内存管理方式不同: 前者有GC垃圾回收机制， 因此无需你去关心内存的细节。
 
-栈内存从高位地址向下增长，且栈内存是连续分配的，一般来说**操作系统对栈内存的大小都有限制**，因此C语言中无法创建任意长度的数组。在Rust中, `main`线程的[栈大小是`8MB`](https://zhuanlan.zhihu.com/p/446039229)，普通线程是`2MB`，然后在函数调用时会在其中创建一个临时栈空间，调用结束后Rust会让这个栈空间里的对象自动进入`Drop`流程，最后栈顶指针自动移动到上一个调用栈顶，无需程序员手动干预，因而栈内存申请和释放是非常高效的。
+栈内存从高位地址向下增长，且栈内存是连续分配的，一般来说**操作系统对栈内存的大小都有限制**，因此C语言中无法创建任意长度的数组。在Rust中, `main`线程的[栈大小是`8MB`](https://zhuanlan.zhihu.com/p/446039229)，普通线程是`2MB`，在函数调用时会在其中创建一个临时栈空间，调用结束后Rust会让这个栈空间里的对象自动进入`Drop`流程，最后栈顶指针自动移动到上一个调用栈顶，无需程序员手动干预，因而栈内存申请和释放是非常高效的。
 
 与栈相反，堆上内存则是从低位地址向上增长，**堆内存通常只受物理内存限制**，而且通常是不连续的, 因此从性能的角度看，栈往往比对堆更高。
 
@@ -44,7 +44,7 @@ fn foo(x: &str) -> String {
 
 以上场景，我们在本章将一一讲解，后面车速较快，请系好安全带。
 
-## 使用`Box<T>`将数据存储在堆上
+#### 使用`Box<T>`将数据存储在堆上
 如果一个变量拥有一个数值`let a = 3`, 那变量`a`必然是存储在栈上的，那如果我们想要`a`的值存储在堆上就需要使用`Boxt<T>`: 
 ```rust
 fn main() {
@@ -64,5 +64,193 @@ fn main() {
 
 以上的例子在实际代码中其实很少会存在，因为将一个简单的值分配到堆上并没有太大的意义。将其分配在栈上，由于寄存器、CPU缓存的原因，它的性能将更好，而且代码可读性也更好。
 
+#### 避免栈上数据的拷贝
+当栈上数据转移所有权时，实际上是把数据拷贝了一份，最终新旧变量各自拥有不同的数据，因此所有权并未转移。
 
-## Box::leak
+而堆上则不然，底层数据并不会被拷贝，转移所有权仅仅是复制一份栈中的指针，再将新的指针赋予新的变量，然后让拥有旧指针的变量失效，最终完成了所有权的转移:
+```rust
+fn main() {
+    // 在栈上创建一个长度为1000的数组
+    let arr = [0;1000];
+    // 将arr所有权转移arr1，由于`arr`分配在栈上，因此这里实际上是直接重新深拷贝了一份数据
+    let arr1 = arr;
+
+    // arr和arr1都拥有各自的栈上数组，因此不会报错
+    println!("{:?}",arr.len());
+    println!("{:?}",arr1.len());
+
+    // 在堆上创建一个长度为1000的数组，然后使用一个智能指针指向它
+    let arr = Box::new([0;1000]);
+    // 将堆上数组的所有权转移给arr1, 由于数据在堆上，因此仅仅拷贝了智能指针的结构体，底层数据并没有被拷贝
+    // 所有权顺利转移给arr1，arr不再拥有所有权
+    let arr1 = arr;
+    println!("{:?}",arr1.len());
+    // 由于arr不再拥有底层数组的所有权，因此下面代码将报错
+    // println!("{:?}",arr.len());
+}
+```
+
+从以上代码，可以清晰看出大块的数据为何应该放入堆中，此时`Box`就成为了我们最好的帮手.
+
+#### 将动态大小类型变为Sized固定大小类型
+Rust需要在编译时知道类型占用多少空间, 如果一种类型在编译时无法知道具体的大小，那么被称为动态大小类型DST。
+
+其中一种无法在编译时知道大小的类型是**递归类型**：在类型定义中又使用到了自身，或者说该类型的值的一部分可以是相同类型的其它值，这种值的嵌套理论上可以无限进行下去，所以Rust不知道递归类型需要多少空间:
+```rust
+enum List {
+    Cons(i32, List),
+    Nil,
+}
+```
+
+以上就是函数式语言中常见的`Cons List`，它的每个节点包含一个`i32`值，还包含了一个新的`List`，因此这种嵌套可以无限进行下去，然后Rust认为该类型是一个DST类型，并给予报错:
+```console
+error[E0072]: recursive type `List` has infinite size //递归类型`List`拥有无限长的大小
+ --> src/main.rs:3:1
+  |
+3 | enum List {
+  | ^^^^^^^^^ recursive type has infinite size
+4 |     Cons(i32, List),
+  |               ---- recursive without indirection
+```
+
+此时若想解决这个问题，就可以使用我们的`Boxt<T>`:
+```rust
+enum List {
+    Cons(i32, Box<List>),
+    Nil,
+}
+```
+
+只需要将`List`存储到堆上，然后使用一个智能指针指向它，即可完成从DST到Sized类型(固定大小类型)的华丽转变.
+
+#### 特征对象
+在Rust中，想实现不同类型组成的数组只有两个办法：枚举和特征对象，前者限制较多，因此后者往往是最常用的解决办法。
+
+```rust
+trait Draw {
+    fn draw(&self);
+}
+
+struct Button {
+    id: u32
+}
+impl Draw for Button {
+    fn draw(&self) {
+        println!("这是屏幕上第{}号按钮",self.id)
+    }
+}
+
+struct Select {
+    id: u32
+}
+
+impl Draw for Select {
+    fn draw(&self) {
+        println!("这个选择框贼难用{}",self.id)
+    }
+}
+
+fn main() {
+    let elems: Vec<Box<dyn Draw>> = vec![
+        Box::new(Button{id: 1}),
+        Box::new(Select{id: 2})
+    ];
+
+    for e in elems {
+        e.draw()
+    }
+}
+```
+
+以上代码将不同类型的`Button`和`Select`包装成`Draw`特征的特征对象，放入一个数组中，`Box<dyn Draw>`就是特征对象。
+
+其实，特征也是DST类型，而特征对象在做的也是将DST类型转换为固定大小类型。
+
+## Box内存布局
+先来看看`Vec<i32>`的内存布局:
+```rust
+(stack)    (heap)
+┌──────┐   ┌───┐
+│ vec1 │──→│ 1 │
+└──────┘   ├───┤
+           │ 2 │
+           ├───┤
+           │ 3 │
+           ├───┤
+           │ 4 │
+           └───┘
+```
+
+之前提到过`Vec`和`String`都是智能指针，从上图可以看出，该智能指针存储在栈中，然后指向堆上的数组数据。
+
+那如果数组中每个元素都是一个`Box`对象呢？来看看`Vec<Box<i32>>`的内存布局:
+```rust
+(stack)    (heap)   ┌───┐
+┌──────┐   ┌───┐ ┌─→│ 1 │
+│ vec2 │──→│B1 │─┘  └───┘
+└──────┘   ├───┤    ┌───┐
+           │B2 │───→│ 2 │
+           ├───┤    └───┘
+           │B3 │─┐  ┌───┐
+           ├───┤ └─→│ 3 │
+           │B4 │─┐  └───┘
+           └───┘ │  ┌───┐
+                 └─→│ 4 │
+                    └───┘
+```
+
+上面的`B1`代表被`Box`分配到堆上的值`1`。
+
+可以看出智能指针`vec2`依然是存储在栈上，然后指针指向一个堆上的数组，该数组中每个元素都是一个`Box`智能指针，最终`Box`智能指针又指向了存储在堆上的实际值。
+
+因此当我们从数组中取出某个元素时，取到的是对应的智能指针`Box`，需要对该智能指针进行解引用，才能取出最终的值:
+```rust
+fn main() {
+    let arr = vec![Box::new(1), Box::new(2)];
+    let (first,second) = (&arr[0],&arr[1]);
+    let sum = **first + **second;
+}
+```
+
+以上代码有几个值得注意的点:
+
+- 使用`&`借用数组中的元素，否则会报所有权错误
+- 表达式不能隐式的解引用，因此必须使用`**`做两次解引用，第一次将`&Box<i32>`类型转成`Box<i32>`，第二次将`Box<i32>`转成`i32`
+
+
+## Box::leak
+`Box`中还提供了一个非常有用的关联函数：`Box::leak`，它可以消费掉`Box`并且强制目标值从内存中泄漏，读者可能会觉得，这有啥用啊？
+
+其实还真有点用，例如，你可以把一个`String`类型，变成一个`'static`生命周期的`&str`类型: 
+```rust
+fn main() {
+   let s = gen_static_str();
+   println!("{}",s);
+}
+
+fn gen_static_str() -> &'static str{
+    let mut s = String::new();
+    s.push_str("hello, world");
+
+    Box::leak(s.into_boxed_str())
+}
+```
+
+在之前的代码中，如果`String`创建于函数中，那么返回它的唯一方法就是转移所有权给调用者`fn move_str() -> String`，而通过`Box::leak`我们不仅返回了一个`&str`字符串切片，它还是`'static`类型的！
+
+要知道真正具有`'static`生命周期的往往都是编译期就创建的值，例如`let v = "hello,world"`, 这里`v`是直接打包到二进制可执行文件中的，因此该字符串具有`'static`生命周期，再比如`const`常量。
+
+又有读者要问了，我还可以手动为变量标注`'static`啊。其实你标注的`'static`只是用来忽悠编译器的，但是超出作用域，一样被释放回收。而使用`Box::leak`就可以将一个运行期的值转为`'static`。
+
+#### 使用场景
+光看上面的描述，大家可能还是云里雾里、一头雾水。
+
+那么我说一个简单的场景，**你需要一个在运行期初始化的值，但是可以全局有效，也就是和整个程序活得一样久**, 那么久可以使用`Box::leak`，例如有一个存储配置的结构体实例，它是在运行期动态插入内容，那么就可以将其转为全局有效，虽然`Rc/Arc`也可以实现此功能，但是`Box::leak`是性能最高的.
+
+## 总结
+`Box`背后式调用`jemalloc`来做内存管理，所以堆上的空间无需我们的手动管理。与此类似，带GC的语言中的对象也是借助于box概念来实现的，一切皆对象 = 一切皆box， 只不过我们无需自己去box罢了。
+
+其实很多时候，编译器的鞭笞可以助我们更快的成长，例如所有权规则里的借用、move、生命周期就是编译器在教我们做人，哦不是，是教我们深刻理解堆栈、内存布局、作用域等你在其它GC语言无需去关注的东西。刚开始是很痛苦，但是一旦熟悉了这套规则，写代码的效率和代码本身的质量将飞速上升，直到你用Java开发的效率写出Java代码不可企及的性能和安全性，最终Rust语言所谓的开发效率低、心智负担高，对你来说终究不是个事。
+
+因此, 不要怪Rust，**它只是在帮我们成为那个更好的程序员，而这些苦难终究成为我们走向优秀的垫脚石**，