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智能指针

在各个编程语言中,指针的概念几乎都是相同的:指针是一个包含了内存地址的变量,该内存地址引用或者指向了另外的数据

在 Rust 中,最常见的指针类型是引用,引用通过 & 符号表示。不同于其它语言,引用在 Rust 中被赋予了更深层次的含义那就是:借用了其它变量的值。引用本身很简单,除了指向某个值外并没有其它的功能,也不会造成性能上的额外损耗,因此是 Rust 中使用最多的指针类型。

而智能指针则不然它虽然也号称指针但是它是一个复杂的家伙通过比引用更复杂的数据结构包含比引用更多的信息例如元数据当前长度最大可用长度等。总之Rust 的智能指针并不是独创,在 C++ 或者其他语言中也存在相似的概念。

Rust 标准库中定义的那些智能指针,虽重但强,可以提供比引用更多的功能特性,例如本章将讨论的引用计数智能指针。该智能指针允许你同时拥有同一个数据的多个所有权,它会跟踪每一个所有者并进行计数,当所有的所有者都归还后,该智能指针及指向的数据将自动被清理释放。

引用和智能指针的另一个不同在于前者仅仅是借用了数据,而后者往往可以拥有它们指向的数据,然后再为其它人提供服务。

在之前的章节中,实际上我们已经见识过多种智能指针,例如动态字符串 String 和动态数组 Vec,它们的数据结构中不仅仅包含了指向底层数据的指针,还包含了当前长度、最大长度等信息,其中 String 智能指针还提供了一种担保信息:所有的数据都是合法的 UTF-8 格式。

智能指针往往是基于结构体实现,它与我们自定义的结构体最大的区别在于它实现了 DerefDrop 特征:

  • Deref 可以让智能指针像引用那样工作,这样你就就可以写出同时支持智能指针和引用的代码,例如 &T
  • Drop 允许你指定智能指针超出作用域后自动执行的代码,例如做一些数据清除等收尾工作

智能指针在 Rust 中很常见,我们在本章不会全部讲解,而是挑选几个最常用、最有代表性的进行讲解:

  • Box<T>,可以将值分配到堆上
  • Rc<T>,引用计数类型,允许多所有权存在
  • Ref<T>RefMut<T>,允许将借用规则检查从编译期移动到运行期进行