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@ -1,14 +1,14 @@
# 引用与借用
上节中提到,如果仅仅支持通过转移所有权的方式获取一个值,那会让程序变得复杂。 Rust能否像其它编程语言一样使用某个变量的指针或者引用呢答案是可以。
上节中提到,如果仅仅支持通过转移所有权的方式获取一个值,那会让程序变得复杂。 Rust 能否像其它编程语言一样,使用某个变量的指针或者引用呢?答案是可以。
Rust通过`借用(Borrowing)`这个概念来达成上述的目的: **获取变量的引用,称之为借用(borrowing)**。正如现实生活中,如果一个人拥有某样东西,你可以从他那里借来,当使用完毕后,也必须要物归原主.
Rust 通过 `借用(Borrowing)` 这个概念来达成上述的目的: **获取变量的引用,称之为借用(borrowing)**。正如现实生活中,如果一个人拥有某样东西,你可以从他那里借来,当使用完毕后,也必须要物归原主
### 引用与解引用
常规引用是一个指针类型,指向了对象存储的内存地址。在下面代码中,我们创建一个`i32`值的引用`y`,然后使用解引用运算符来解出`y`所使用的值:
常规引用是一个指针类型,指向了对象存储的内存地址。在下面代码中,我们创建一个 `i32` 值的引用 `y`,然后使用解引用运算符来解出 `y` 所使用的值:
```rust
fn main() {
let x = 5;
@ -19,7 +19,7 @@ fn main() {
}
```
变量 `x` 存放了一个 `i32``5`。`y`是 `x` 的一个引用。可以断言 `x` 等于 `5`。然而,如果希望对 `y` 的值做出断言,必须使用 `*y` 来解出引用所指向的值(也就是 **解引用**)。一旦解引用了 `y`,就可以访问 `y` 所指向的整型值并可以与 `5` 做比较。
变量 `x` 存放了一个 `i32``5`。`y` `x` 的一个引用。可以断言 `x` 等于 `5`。然而,如果希望对 `y` 的值做出断言,必须使用 `*y` 来解出引用所指向的值(也就是 **解引用**)。一旦解引用了 `y`,就可以访问 `y` 所指向的整型值并可以与 `5` 做比较。
相反如果尝试编写 `assert_eq!(5, y);`,则会得到如下编译错误:
@ -38,7 +38,7 @@ error[E0277]: can't compare `{integer}` with `&{integer}`
### 不可变引用
下面的代码我们用s1的引用作为参数传递给`calculate_length`函数而不是把s1的所有权转移给该函数
下面的代码,我们用 `s1` 的引用作为参数传递给 `calculate_length` 函数,而不是把 `s1` 的所有权转移给该函数:
```rust
fn main() {
let s1 = String::from("hello");
@ -55,14 +55,14 @@ fn calculate_length(s: &String) -> usize {
能注意到两点:
1. 无需像上章一样:先通过函数参数传入所有权,然后再通过函数返回来传出所有权,代码更加简洁
2. `calculate_length`的参数`s`类型从`String`变为`&String`
2. `calculate_length` 的参数 `s` 类型从 `String` 变为 `&String`
这里,`&`符号即是引用,它们允许你使用值,但是不获取所有权,如图所示:
这里,`&` 符号即是引用,它们允许你使用值,但是不获取所有权,如图所示:
<img alt="&String s pointing at String s1" src="/img/borrowing-01.svg" class="center" />
通过`&s1`语法,我们创建了一个**指向s1的引用**,但是并不拥有它。因为并不拥有这个值,当引用离开作用域后,其指向的值也不会被丢弃。
通过 `&s1` 语法,我们创建了一个 **指向s1的引用**,但是并不拥有它。因为并不拥有这个值,当引用离开作用域后,其指向的值也不会被丢弃。
同理,函数`calculate_length`使用`&`来表明参数`s`的类型是一个引用:
同理,函数 `calculate_length` 使用 `&` 来表明参数 `s` 的类型是一个引用:
```rust
fn calculate_length(s: &String) -> usize { // s 是对 String 的引用
s.len()
@ -113,11 +113,11 @@ fn change(some_string: &mut String) {
}
```
首先,声明`s`是可变类型,其次创建一个可变的引用`&mut s`和接受可变引用的函数`some_string: &mut String`。
首先,声明 `s` 是可变类型,其次创建一个可变的引用 `&mut s` 和接受可变引用的函数 `some_string: &mut String`
##### 可变引用同时只能存在一个
不过可变引用并不是随心所欲、想用就用的,它有一个很大的限制:同一作用域,特定数据只能有一个可变引用:
不过可变引用并不是随心所欲、想用就用的,它有一个很大的限制: **同一作用域,特定数据只能有一个可变引用**
```rust
let mut s = String::from("hello");
@ -129,7 +129,7 @@ println!("{}, {}", r1, r2);
以上代码会报错:
```console
error[E0499]: cannot borrow `s` as mutable more than once at a time 同一时间无法对`s`进行两次可变借用
error[E0499]: cannot borrow `s` as mutable more than once at a time 同一时间无法对 `s` 进行两次可变借用
--> src/main.rs:5:14
|
4 | let r1 = &mut s;
@ -141,16 +141,16 @@ error[E0499]: cannot borrow `s` as mutable more than once at a time 同一时间
| -- first borrow later used here 第一个借用在这里使用
```
这段代码出错的原因在于,第一个可变借用`r1`必须要持续到最后一次使用的位置`println!`,在`r1`创建和最后一次使用之间,我们又尝试创建第二个可变引用`r2`。
这段代码出错的原因在于,第一个可变借用 `r1` 必须要持续到最后一次使用的位置 `println!`,在 `r1` 创建和最后一次使用之间,我们又尝试创建第二个可变引用 `r2`
对于新手来说,这个特性绝对是一大拦路虎,也是新人们谈之色变的编译器`borrow checker`特性之一不过各行各业都一样限制往往是出于安全的考虑Rust也一样。
对于新手来说,这个特性绝对是一大拦路虎,也是新人们谈之色变的编译器 `borrow checker` 特性之一不过各行各业都一样限制往往是出于安全的考虑Rust 也一样。
这种限制的好处就是使Rust在编译期就避免数据竞争数据竞争可由以下行为造成
这种限制的好处就是使 Rust 在编译期就避免数据竞争,数据竞争可由以下行为造成:
- 两个或更多的指针同时访问同一数据
- 至少有一个指针被用来写入数据
- 没有同步数据访问的机制
数据竞争会导致未定义行为这种行为很可能超出我们的预期难以在运行时追踪并且难以诊断和修复。而Rust避免了这种情况的发生因为它甚至不会编译存在数据竞争的代码
数据竞争会导致未定义行为,这种行为很可能超出我们的预期,难以在运行时追踪,并且难以诊断和修复。而 Rust 避免了这种情况的发生,因为它甚至不会编译存在数据竞争的代码!
很多时候,大括号可以帮我们解决一些编译不通过的问题,通过手动限制变量的作用域:
```rust
@ -179,7 +179,8 @@ println!("{}, {}, and {}", r1, r2, r3);
错误如下:
```console
error[E0502]: cannot borrow `s` as mutable because it is also borrowed as immutable 无法借用可变`s`因为它已经被借用了不可变
error[E0502]: cannot borrow `s` as mutable because it is also borrowed as immutable
// 无法借用可变 `s` 因为它已经被借用了不可变
--> src/main.rs:6:14
|
4 | let r1 = &s; // 没问题
@ -194,9 +195,9 @@ error[E0502]: cannot borrow `s` as mutable because it is also borrowed as immuta
其实这个也很好理解,正在借用不可变引用的用户,肯定不希望他借用的东西,被另外一个人莫名其妙改变了。多个不可变借用被允许是因为没有人会去试图修改数据,每个人都只读这一份数据而不做修改,因此不用担心数据被污染。
> 注意引用的作用域s从创建开始一直持续到它最后一次使用的地方这个跟变量的作用域有所不同变量的作用域从创建持续到某一个花括号`}`
> 注意,引用的作用域 `s` 从创建开始,一直持续到它最后一次使用的地方,这个跟变量的作用域有所不同,变量的作用域从创建持续到某一个花括号 `}`
Rust的编译器一直在优化早期的时候引用的作用域跟变量作用域是一致的这对日常使用带来了很大的困扰你必须非常小心的去安排可变、不可变变量的借用免得无法通过编译例如以下代码
Rust 的编译器一直在优化,早期的时候,引用的作用域跟变量作用域是一致的,这对日常使用带来了很大的困扰,你必须非常小心的去安排可变、不可变变量的借用,免得无法通过编译,例如以下代码:
```rust
fn main() {
let mut s = String::from("hello");
@ -212,22 +213,22 @@ fn main() {
// 新编译器中r3作用域在这里结束
```
在老版本的编译器中Rust 1.31前),将会报错,因为`r1`和`r2`的作用域在花括号`}`处结束,那么`r3`的借用就会触发**无法同时借用可变和不可变**的规则。
在老版本的编译器中Rust 1.31前),将会报错,因为 `r1` `r2` 的作用域在花括号 `}` 处结束,那么 `r3` 的借用就会触发 **无法同时借用可变和不可变**的规则。
但是在新的编译器中,该代码将顺利通过,因为**引用作用域的结束位置从花括号变成最后一次使用的位置**,因此`r1`借用和`r2`借用在`println!`后,就结束了,此时`r3`可以顺利借用到可变引用。
但是在新的编译器中,该代码将顺利通过,因为 **引用作用域的结束位置从花括号变成最后一次使用的位置**,因此 `r1` 借用和 `r2` 借用在 `println!` 后,就结束了,此时 `r3` 可以顺利借用到可变引用。
#### NLL
对于这种编译器优化行为Rust专门起了一个名字 - Non-Lexical Lifetimes(NLL),专门用于找到某个引用在作用域(`}`)结束前就不再被使用的代码位置。
对于这种编译器优化行为Rust 专门起了一个名字 —— **Non-Lexical Lifetimes(NLL)**,专门用于找到某个引用在作用域(`}`)结束前就不再被使用的代码位置。
虽然这种借用错误有的时候会让我们很郁闷,但是你只要想想这是Rust提前帮你发现了潜在的bug,其实就开心了,虽然减慢了开发速度,但是从长期来看,大幅减少了后续开发和运维成本.
虽然这种借用错误有的时候会让我们很郁闷,但是你只要想想这是 Rust 提前帮你发现了潜在的 BUG,其实就开心了,虽然减慢了开发速度,但是从长期来看,大幅减少了后续开发和运维成本
### 悬垂引用Dangling References
悬垂引用也叫做悬垂指针,指的是指针指向某个值后,这个值被释放掉了,而指针仍然存在,其指向的内存可能不存在任何值或已被其它变量重新使用。在 Rust 中编译器可以确保引用永远也不会变成悬垂状态:当你拥有一些数据的引用,编译器可以确保数据不会在其引用之前被释放,要想释放数据,必须先停止其引用的使用。
让我们尝试创建一个悬垂引用Rust会抛出一个编译时错误
让我们尝试创建一个悬垂引用Rust 会抛出一个编译时错误:
```rust
fn main() {
@ -258,7 +259,7 @@ help: consider using the `'static` lifetime
```
错误信息引用了一个我们还未介绍的功能生命周期lifetimes。[该章](../../advance/lifetime.md)会详细介绍生命周期。不过,即使你不理解生命周期,也可以通过错误信息知道这段代码错误的关键信息:
错误信息引用了一个我们还未介绍的功能:[生命周期lifetimes](../../advance/lifetime/basic.md)。不过,即使你不理解生命周期,也可以通过错误信息知道这段代码错误的关键信息:
```text
this function's return type contains a borrowed value, but there is no value for it to be borrowed from.
@ -290,7 +291,7 @@ fn no_dangle() -> String {
}
```
这样就没有任何错误了,最终`String`的**所有权被转移给外面的调用者**。
这样就没有任何错误了,最终 `String` **所有权被转移给外面的调用者**。
## 借用规则总结

@ -1,7 +1,7 @@
# 所有权和借用
Rust之所以能成为万众瞩目的语言就是因为其内存安全性。在以往内存安全几乎都是通过GC的方式实现但是GC会引来性能、内存占用以及Stop the world等问题在高性能场景和系统编程上是不可接受的因此Rust采用了与(错)众(误)不(之)同(源)的方式:**所有权系统**。
Rust 之所以能成为万众瞩目的语言,就是因为其内存安全性。在以往,内存安全几乎都是通过 GC 的方式实现,但是 GC 会引来性能、内存占用以及 Stop the world 等问题,在高性能场景和系统编程上是不可接受的,因此 Rust 采用了与(错)众(误)不(之)同(源)的方式:**所有权系统**。
理解所有权和借用对于Rust学习是至关重要的因此我们把本章提到了非常靠前的位置So骚年们准备好迎接狂风暴雨了嘛
理解**所有权****借用**,对于 Rust 学习是至关重要的因此我们把本章提到了非常靠前的位置So骚年们准备好迎接狂风暴雨了嘛
从现在开始,鉴于大家已经掌握了非常基本的语法,有些时候,在示例代码中,将省略`fn main() {}`的模版代码,只要将相应的示例放在`fn main() {}`中,即可运行。
从现在开始,鉴于大家已经掌握了非常基本的语法,有些时候,在示例代码中,将省略 `fn main() {}` 的模版代码,只要将相应的示例放在 `fn main() {}` 中,即可运行。

@ -5,9 +5,9 @@
- **手动管理内存的分配和释放**, 在程序中通过函数调用的方式来申请和释放内存典型代表C++
- **通过所有权来管理内存**,编译器在编译时会根据一系列规则进行检查
其中Rust选择了第三种最妙的是这种检查只发生在编译期因此对于程序运行期不会有任何性能上的损失。
其中 Rust 选择了第三种,最妙的是,这种检查只发生在编译期,因此对于程序运行期,不会有任何性能上的损失。
由于所有权是一个新概念,因此读者需要花费一些时间来掌握它,一旦掌握,海阔天空任你飞跃,在本章,我们将通过`字符串`来引导讲解所有权的相关知识。
由于所有权是一个新概念,因此读者需要花费一些时间来掌握它,一旦掌握,海阔天空任你飞跃,在本章,我们将通过 `字符串` 来引导讲解所有权的相关知识。
## 一段不安全的代码
@ -21,17 +21,17 @@ int* foo() {
} // 变量a和c的作用域结束
```
这段代码虽然可以编译通过,但是其实非常糟糕,变量`a`和`c`都是局部变量,函数结束后将局部变量`a`的地址返回,但局部变量`a`存在栈中,在离开作用域后,`a`所申请的栈上内存都会被系统回收,从而造成了`悬空指针(Dangling Pointer)`的问题。这是一个非常典型的内存安全问题,虽然编译可以通过,但是运行的时候会出现错误, 很多编程语言都存在。
这段代码虽然可以编译通过,但是其实非常糟糕,变量 `a` `c` 都是局部变量,函数结束后将局部变量 `a` 的地址返回,但局部变量 `a` 存在栈中,在离开作用域后,`a` 所申请的栈上内存都会被系统回收,从而造成了 `悬空指针(Dangling Pointer)` 的问题。这是一个非常典型的内存安全问题虽然编译可以通过,但是运行的时候会出现错误, 很多编程语言都存在。
再来看变量`c``c`的值是常量字符串,存储于常量区,可能这个函数我们只调用了一次,也可能我们不再会使用这个字符串,但`xyz`只有当整个程序结束后系统才能回收这片内存。
再来看变量 `c``c` 的值是常量字符串,存储于常量区,可能这个函数我们只调用了一次,也可能我们不再会使用这个字符串,但 `"xyz"` 只有当整个程序结束后系统才能回收这片内存。
所以内存安全问题,一直都是程序员非常头疼的问题,好在, 在Rust中这些问题即将成为历史因为Rust在编译的时候就可以帮助我们发现内存不安全的问题那Rust如何做到这一点呢
所以内存安全问题,一直都是程序员非常头疼的问题,好在, 在 Rust 中这些问题即将成为历史,因为 Rust 在编译的时候就可以帮助我们发现内存不安全的问题,那 Rust 如何做到这一点呢?
在正式进入主题前,先来一个预热知识。
## 栈Stack与堆Heap
栈和堆是编程语言最核心的数据结构,但是在很多语言中,你并不需要深入了解栈与堆。 但对于Rust这样的系统编程语言值是位于栈上还是堆上非常重要, 因为这会影响程序的行为和性能。
栈和堆是编程语言最核心的数据结构,但是在很多语言中,你并不需要深入了解栈与堆。 但对于 Rust 这样的系统编程语言,值是位于栈上还是堆上非常重要, 因为这会影响程序的行为和性能。
栈和堆的核心目标就是为程序在运行时提供可供使用的内存空间。
@ -48,9 +48,9 @@ int* foo() {
与栈不同,对于大小未知或者可能变化的数据,我们需要将它存储在堆上。
当向堆上放入数据时,需要请求一定大小的内存空间。操作系统在堆的某处找到一块足够大的空位,把它标记为已使用,并返回一个表示该位置地址的 **指针**, 该过程被称为 **在堆上分配内存**,有时简称为 “分配”allocating
当向堆上放入数据时,需要请求一定大小的内存空间。操作系统在堆的某处找到一块足够大的空位,把它标记为已使用,并返回一个表示该位置地址的 **指针**, 该过程被称为 **在堆上分配内存**,有时简称为 “分配”allocating
接着,该指针会被推入`栈`中,因为指针的大小是已知且固定的,在后续使用过程中,你将通过栈中的指针,来获取数据在堆上的实际内存位置,进而访问该数据。
接着,该指针会被推入 **栈** 中,因为指针的大小是已知且固定的,在后续使用过程中,你将通过栈中的 **指针**,来获取数据在堆上的实际内存位置,进而访问该数据。
由上可知,堆是一种缺乏组织的数据结构。想象一下去餐馆就座吃饭: 进入餐馆,告知服务员有几个人,然后服务员找到一个够大的空桌子(堆上分配的内存空间)并领你们过去。如果有人来迟了,他们也可以通过桌号(栈上的指针)来找到你们坐在哪。
@ -58,24 +58,24 @@ int* foo() {
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。
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栈再通过栈上的指针来访问内存。
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,因为必须先访问栈再通过栈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。
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。
对于其他很多编程语言,你确实无需理解堆栈的原理,**但是在Rust中明白堆栈的原理对于我们理解所有权的工作原理会有很大的帮助**.
对于其他很多编程语言,你确实无需理解堆栈的原理,但是 **在 Rust 中,明白堆栈的原理,对于我们理解所有权的工作原理会有很大的帮助**。
## 所有权原则
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)
> 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(free)
@ -87,7 +87,7 @@ int* foo() {
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:
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
let s = "hello"; // 从此处起s 是有效的
@ -96,25 +96,25 @@ let s = "hello"
} // 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。
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。
#### 简单介绍String类型
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)。
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"`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:
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。
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:
可以使用下面的方法基于字符串字面量来创建 `String` 类型:
```rust
let s = String::from("hello");
```
`::`是一种调用操作符,这里表示调用`String`中的`from`方法,因为`String`存储在堆上是动态的,你可以这样修改它:
`::` 是一种调用操作符,这里表示调用 `String` 中的 `from` 方法,因为 `String` 存储在堆上是动态的,你可以这样修改它:
```rust
let mut s = String::from("hello");
@ -123,7 +123,7 @@ s.push_str(", world!"); // push_str() 在字符串后追加字面值
println!("{}", s); // 将打印 `hello, world!`
```
言归正传,了解`String`内容后,一起来看看关于所有权的交互。
言归正传,了解 `String` 内容后,一起来看看关于所有权的交互。
## 变量绑定背后的数据交互
@ -135,31 +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。
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``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(i324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.
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`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`。
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` `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`变量指向了同一位置。这就有了一个问题:当 `s1``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``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``s1`在被赋予`s2`后就马上失效了**.
因此Rust 这样解决问题: **`s1` 赋予 `s2`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
@ -169,7 +169,7 @@ let s2 = s1;
println!("{}, world!", s1);
```
由于Rust禁止你使用无效的引用你会看到以下的错误
由于 Rust 禁止你使用无效的引用,你会看到以下的错误
```console
error[E0382]: use of moved value: `s1`
--> src/main.rs:5:28
@ -185,21 +185,21 @@ error[E0382]: use of moved value: `s1`
```
现在再回头看看之前的规则,相信大家已经有了更深刻的理解:
> 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
> 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(free)
如果你在其他语言中听说过术语 浅拷贝shallow copy和 深拷贝deep copy那么拷贝指针、长度和容量而不拷贝数据听起来就像浅拷贝但是又因为 Rust 同时使第一个变量`s1`无效了,因此这个操作被称为 移动move而不是浅拷贝。上面的例子可以解读为 `s1`移动 到了 `s2` 中。那么具体发生了什么,用一张图简单说明:
如果你在其他语言中听说过术语 **浅拷贝shallow copy****深拷贝deep copy**,那么拷贝指针、长度和容量而不拷贝数据听起来就像浅拷贝,但是又因为 Rust 同时使第一个变量 `s1` 无效了,因此这个操作被称为 **移动move**,而不是浅拷贝。上面的例子可以解读为 `s1`**移动**到了 `s2` 中。那么具体发生了什么,用一张图简单说明:
<img alt="s1 moved to s2" src="/img/ownership01.svg" class="center" style="width: 50%;" />
这样就解决了我们之前的问题,`s1`不再指向任何数据,只有`s2`是有效的,当`s2`离开作用域,它就会释放内存。 相信此刻你应该明白了为什么Rust称呼`let a = b`为**变量绑定**了吧?
这样就解决了我们之前的问题,`s1` 不再指向任何数据,只有 `s2` 是有效的,当 `s2` 离开作用域,它就会释放内存。 相信此刻,你应该明白了,为什么 Rust 称呼 `let a = b` **变量绑定**了吧?
#### 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**的复制都不是深拷贝,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。
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。
```rust
let s1 = String::from("hello");
@ -208,9 +208,9 @@ let s2 = s1.clone();
println!("s1 = {}, s2 = {}", s1, s2);
```
这段代码能够正常运行,因此说明`s2`确实完整的复制了`s1`的数据。
这段代码能够正常运行,因此说明 `s2` 确实完整的复制了 `s1` 的数据。
如果代码性能无关紧要,例如初始化程序时,或者在某段时间只会执行一次时,你可以使用`clone`来简化编程。但是对于执行较为频繁的代码(热点路径),使用`clone`会极大的降低程序性能,需要小心使用!
如果代码性能无关紧要,例如初始化程序时,或者在某段时间只会执行一次时,你可以使用 `clone` 来简化编程。但是对于执行较为频繁的代码(热点路径),使用 `clone` 会极大的降低程序性能,需要小心使用!
#### 拷贝(浅拷贝)
@ -224,13 +224,13 @@ let y = x;
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。
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)。
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。
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。
那么什么类型是可`Copy` 的呢?可以查看给定类型的文档来确认,不过作为一个通用的规则:**任何基本类型的组合可以是 `Copy` 的,不需要分配内存或某种形式资源的类型是 `Copy` 的**。如下是一些 `Copy` 的类型:
那么什么类型是可 `Copy` 的呢?可以查看给定类型的文档来确认,不过作为一个通用的规则 **任何基本类型的组合可以是 `Copy` 的,不需要分配内存或某种形式资源的类型是 `Copy` 的**。如下是一些 `Copy` 的类型:
* 所有整数类型,比如 `u32`
* 布尔类型,`bool`,它的值是 `true``false`
@ -239,7 +239,7 @@ Rust 有一个叫做 `Copy`的特征,可以用在类似整型这样在栈中
* 元组,当且仅当其包含的类型也都是 `Copy` 的时候。比如,`(i32, i32)` 是 `Copy` 的,但 `(i32, String)` 就不是。
## 函数传值与返回
将值传递给函数,一样会发生`移动`或者`复制`,就跟`let`语句一样,下面的代码展示了所有权、作用域的规则:
将值传递给函数,一样会发生 `移动` 或者 `复制`,就跟 `let` 语句一样,下面的代码展示了所有权、作用域的规则:
```rust
fn main() {
let s = String::from("hello"); // s 进入作用域
@ -264,7 +264,7 @@ fn makes_copy(some_integer: i32) { // some_integer 进入作用域
} // 这里some_integer 移出作用域。不会有特殊操作
```
你可以尝试在`takes_ownership`之后,再使用`s`,看看如何报错?例如添加一行`println!("在move进函数后继续使用s: {}",s);`。
你可以尝试在 `takes_ownership` 之后,再使用 `s`,看看如何报错?例如添加一行 `println!("在move进函数后继续使用s: {}",s);`
同样的,函数返回值也有所有权,例如:
@ -297,5 +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。
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。

@ -12,9 +12,9 @@
## 变量命名
在命名方面,和其它语言没有区别,不过当给变量命名时,需要遵循[Rust命名规范](../practice/style-guide/naming.md)。
在命名方面,和其它语言没有区别,不过当给变量命名时,需要遵循 [Rust 命名规范](../practice/style-guide/naming.md)。
> Rust 语言有一些**关键字***keywords*),和其他语言一样,这些关键字都是被保留给 Rust 语言使用的,因此,它们不能被用作变量或函数的名称。在[附录 A](../appendix/keywords) 中可找到关键字列表。
> Rust 语言有一些**关键字***keywords*),和其他语言一样,这些关键字都是被保留给 Rust 语言使用的,因此,它们不能被用作变量或函数的名称。在 [附录 A](../appendix/keywords) 中可找到关键字列表。
## 变量绑定

@ -1,6 +1,6 @@
## 认识Cargo
但凡经历过 C/C++、Go 语言 1.10 版本之前的用户都知道,一个好的包管理工具有多么的重要!!我那个时候是如此的渴望类似 `nodejs``npm `包管理工具,但是却求而不得,包管理工具最重要的意义就是**任何用户拿到你的代码,都能运行起来**"而不会因为各种包版本依赖焦头烂额Go 语言在 1.10 版本之前,所有的包都是在 `github.com` 下存放,导致了所有的项目都公用一套依赖代码,在本地项目复杂后,这简直是一种灾难。
但凡经历过 C/C++、Go 语言 1.10 版本之前的用户都知道,一个好的包管理工具有多么的重要!!我那个时候是如此的渴望类似 `nodejs``npm `包管理工具,但是却求而不得,包管理工具最重要的意义就是**任何用户拿到你的代码,都能运行起来**而不会因为各种包版本依赖焦头烂额Go 语言在 1.10 版本之前,所有的包都是在 `github.com` 下存放,导致了所有的项目都公用一套依赖代码,在本地项目复杂后,这简直是一种灾难。
说多了都是泪,笔者目前还有一个早期 Go 的项目(15年写的),用到了 `iris` (一个坑爹HTTP服务),结果现在运行不起来了,因为找不到 `iris` 当时的那个版本!!

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