所有权系统和引用在Rust中是至关重要的，它的设计使得rust的GC机制与众不同，也让rust获得了性能上的回报。

所有权

  • 所有权：一个数值只能被一个变量所拥有，即该变量唯一拥有该数值，若变量离开了其作用域，数值也会被释放掉。
  • 如果将一个变量赋值给另一个变量，则意味着对应的值的所有权会被移交出去，那么原先的变量将不再拥有值的所有权，这也是为什么在rust中，变量的赋值也叫变量的绑定。
// 例子
fn main(){
  let s1 = String::from("Hello");
  let s2 = s1; // 所有权移交 -> 即move
  println!("{}", s1); // 报错
}
  • 可以看到，上述例子的s1将所有权移交给s2后，自己便不再拥有对字符串Hello的控制。

从内存的视角观察

  • 还是上述例子，在内存里表示出来，如下图所示。

rust图示

  • 可以看出，再进行变量绑定时，s2实际上是s1的浅拷贝结果，但唯一不同的是指针的移交操作，即指针不是单纯的拷贝，而是从s1上“移交”给了s2，这也是一个move的过程。

  • 如果不想让s1的所有权移交出去，则可以调用String的clone方法来实现深拷贝 ，在堆内存上再开辟一个空间，这样两个变量都有对应的值，这样就不会发生变量无法使用的情况了。

let s1 = String::from("hello");
let s2 = s1.clone(); // 直接重新开辟一个空间，尽量少用，会影响rust性能

println!("s1 = {}, s2 = {}", s1, s2);
  • 需要注意的是，这并不能说明存储在堆内存中的数据只能有一个引用（即指针），这里只强调了move这个操作，即所有权的移交过程，而没有说明堆数据只能有一个引用。

Copy类型

  • 之所以提到copy类型是因为它与上述的String类型有所不同，具有Copy属性的数据类型的数据都是直接存储于栈内存中的，即具有copy特征的数据在进行赋值时，旧变量依然可以使用。
fn main(){
  let a = 1;
  let b = a; // 将 a 赋值给 b
}

  • 当赋值时，进行了浅拷贝操作，由于简单类型直接在栈上进行浅拷贝，开销小，两个1时存储在不同的栈内存空间里，所以两个变量都有与之对应的数值，所以不会像刚才的String类型一样，发生s1不可使用的情况。

  • 下面是一些具有Copy属性的类型：

    • 整数类型
    • 布尔类型
    • 浮点数类型
    • 字符类型
    • 元祖
    • 不可变引用 &T

好处: 避免内存二次释放以及开发上不必要的困扰

  • Rust垃圾回收比较特殊，它是在每个作用域结束时会调用一次drop函数来清理对内存。拿上述的String的例子来说，两个String变量指向同一个位置，如果没有所有权的限制，那么s1和s2离开作用域时，gc会对同一块堆内存进行二次释放，这样会导致内存的泄漏问题。
  • 所以一旦有了所有权的移交，Rust认为s1已经不再拥有对数据的所有权，所以不会对s1处理任何东西，而只对s2的堆内存进行释放处理。
  • 同时，所有权还能保证开发时产生不必要的困扰，假如有多个变量对同一块内存进行引用，那么当其中一个变量一不小心对内存进行修改时，其产生的副作用就会波及到所有与之相关的变量上，造成令人匪夷所思的结果。显然，有了所有权的限制，我们不会有上述的担忧。