Rust核心功能之一（所有权）

目录

1、什么是所有权？

1.1 所有权规则

 1.2 变量作用域

1.3 String 类型

1.4 内存与分配

变量与数据交互的方式（一）：移动

变量与数据交互的方式（二）：克隆

只在栈上的数据：拷贝

1.5 所有权与函数

1.6 返回值与作用域

1、什么是所有权？

所有权（系统）是 Rust 最为与众不同的特性，对语言的其他部分有着深刻含义。它让 Rust 无需垃圾回收（garbage collector）即可保障内存安全，因此理解 Rust 中所有权如何工作是十分重要的。

所有程序都必须管理其运行时使用计算机内存的方式。一些语言中具有垃圾回收机制，在程序运行时有规律地寻找不再使用的内存；在另一些语言中，程序员必须亲自分配和释放内存。Rust 则选择了第三种方式：通过所有权系统管理内存，编译器在编译时会根据一系列的规则进行检查。如果违反了任何这些规则，程序都不能编译。在运行时，所有权系统的任何功能都不会减慢程序。

因为所有权对很多程序员来说都是一个新概念，需要一些时间来适应。好消息是随着你对 Rust 和所有权系统的规则越来越有经验，你就越能自然地编写出安全和高效的代码。

1.1 所有权规则

首先，让我们看一下所有权的规则。当我们通过举例说明时，请谨记这些规则：

  1. Rust 中的每一个值都有一个 所有者（owner）。
  2. 值在任一时刻有且只有一个所有者。
  3. 当所有者（变量）离开作用域，这个值将被丢弃。

 1.2 变量作用域

在所有权的第一个例子中，我们看看一些变量的 作用域（scope）。作用域是一个项（item）在程序中有效的范围。假设有这样一个变量：

let a = 12345

变量 a绑定到了一个字符串字面值，这个字符串值是硬编码进程序代码中的。这个变量从声明的点开始直到当前 作用域 结束时都是有效的。

fn main() {                // 作用域开始处let a = 12345;          // 此时，a才开始分配存储空间  
}                          // 作用域开始处

其实变量是否有效与作用域的关系跟其他编程语言是类似的。

1.3 String 类型

我们已经见过字符串字面值，即被硬编码进程序里的字符串值。字符串字面值是很方便的，不过它们并不适合使用文本的每一种场景。原因之一就是它们是不可变的。另一个原因是并非所有字符串的值都能在编写代码时就知道：例如，要是想获取用户输入并存储该怎么办呢？为此，Rust 有第二个字符串类型，String。这个类型管理被分配到堆上的数据，所以能够存储在编译时未知大小的文本。可以使用 from 函数基于字符串字面值来创建 String，如下：

fn main() {                let s = String::from("hello");println!("{s}")
}

这两个冒号 :: 是运算符，允许将特定的 from 函数置于 String 类型的命名空间（namespace）下，而不需要使用类似 string_from 这样的名字。

可以修改此类字符串可变：

fn main() {                let mut s = String::from("hello ");s.push('w');s.push_str("orld");println!("{s}")
}

那么这里有什么区别呢？为什么 String 可变而字面值却不行呢？区别在于两个类型对内存的处理上。

1.4 内存与分配

就字符串字面值来说，我们在编译时就知道其内容，所以文本被直接硬编码进最终的可执行文件中。这使得字符串字面值快速且高效。不过这些特性都只得益于字符串字面值的不可变性。不幸的是，我们不能为了每一个在编译时大小未知的文本而将一块内存放入二进制文件中，并且它的大小还可能随着程序运行而改变。

对于 String 类型，为了支持一个可变，可增长的文本片段，需要在堆上分配一块在编译时未知大小的内存来存放内容。这意味着：

  • 必须在运行时向内存分配器（memory allocator）请求内存。
  • 需要一个当我们处理完 String 时将内存返回给分配器的方法。

第一部分由我们完成：当调用 String::from 时，它的实现 (implementation) 请求其所需的内存。这在编程语言中是非常通用的。

然而，第二部分实现起来就各有区别了。在有 垃圾回收（garbage collector，GC）的语言中，GC 记录并清除不再使用的内存，而我们并不需要关心它。在大部分没有 GC 的语言中，识别出不再使用的内存并调用代码显式释放就是我们的责任了，跟请求内存的时候一样。从历史的角度上说正确处理内存回收曾经是一个困难的编程问题。如果忘记回收了会浪费内存。如果过早回收了，将会出现无效变量。如果重复回收，这也是个 bug。我们需要精确的为一个 allocate 配对一个 free。

Rust 采取了一个不同的策略：内存在拥有它的变量离开作用域后就被自动释放。

这是一个将 String 需要的内存返回给分配器的很自然的位置：当变量离开作用域，Rust 为我们调用一个特殊的函数。这个函数叫做 drop，在这里 String 的作者可以放置释放内存的代码。Rust 在结尾的 } 处自动调用 drop。

注意：在 C++ 中，这种 item 在生命周期结束时释放资源的模式有时被称作 资源获取即初始化（Resource Acquisition Is Initialization (RAII)）。如果你使用过 RAII 模式的话应该对 Rust 的 drop 函数并不陌生。

变量与数据交互的方式（一）：移动

fn main() {let x = 5;let y = x;
}

定义的2个简单变量，会直接存储在栈中，因为它们的长度都是固定的。

fn main() {let s1 = String::from("hello");let s2 = s1;
}

当s1、s2存储的时候，会在堆中开辟一片区域用来存储，s1和s2 则通过指针的方式，来指向堆中存储值得位置，这样可以避免在堆中多次开辟存储空间，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可能听起来像浅拷贝。不过因为 Rust 同时使第一个变量无效了，这个操作被称为 移动（move），而不是叫做浅拷贝。上面的例子可以解读为 s1 被 移动 到了 s2 中。如果打印s1会出现以下错误：

​

变量与数据交互的方式（二）：克隆

 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 的通用函数。

以下是一个示例：

fn main() {                let s1 = String::from("hello ");let s2 = s1.clone();println!("{s1} {s2}")
}

打印以下看下结果：

只在栈上的数据：拷贝

fn main() {let x = 5;let y = x;println!("x = {}, y = {}", x, y);
}

 Rust 有一个叫做 Copy trait 的特殊注解，可以用在类似整型这样的存储在栈上的类型上。如果一个类型实现了 Copy trait，那么一个旧的变量在将其赋值给其他变量后仍然可用。

那么哪些类型实现了Copy Trait呢，有以下类型：

  • 所有整数类型，比如 u32。
  • 布尔类型，bool，它的值是 true 和 false。
  • 所有浮点数类型，比如 f64。
  • 字符类型，char。
  • 元组，当且仅当其包含的类型也都实现 Copy 的时候。比如，(i32, i32) 实现了 Copy，但 (i32, String) 就没有。

1.5 所有权与函数

将值传递给函数与给变量赋值的原理相似。向函数传递值可能会移动或者复制，就像赋值语句一样。

一个示例：

fn main() {let s = String::from("hello");  // s 进入作用域takes_ownership(s);             // s 的值移动到函数里 ...// ... 所以到这里不再有效let x = 5;                      // x 进入作用域makes_copy(x);                  // x 应该移动函数里，// 但 i32 是 Copy 的，// 所以在后面可继续使用 x} // 这里，x 先移出了作用域，然后是 s。但因为 s 的值已被移走，// 没有特殊之处fn takes_ownership(some_string: String) { // some_string 进入作用域println!("{}", some_string);
} // 这里，some_string 移出作用域并调用 `drop` 方法。// 占用的内存被释放fn makes_copy(some_integer: i32) { // some_integer 进入作用域println!("{}", some_integer);
} // 这里，some_integer 移出作用域。没有特殊之处

可以发现在值传递给函数的时候，堆里的数据会移除当前作用域，例如，s传递takes_ownership方法里，在当前作用域s的值被释放，栈里的值，传递给函数，它对应的操作是复制，例如，x=5传递给函数之后，在当前作用域还是可以访问的。

1.6 返回值与作用域

返回值也可以转移所有权。以下是一个示例：

fn main() {let s1 = gives_ownership();         // gives_ownership 将返回值// 转移给 s1let s2 = String::from("hello");     // s2 进入作用域let s3 = takes_and_gives_back(s2);  // s2 被移动到// takes_and_gives_back 中，// 它也将返回值移给 s3
} // 这里，s3 移出作用域并被丢弃。s2 也移出作用域，但已被移走，// 所以什么也不会发生。s1 离开作用域并被丢弃fn gives_ownership() -> String {             // gives_ownership 会将// 返回值移动给// 调用它的函数let some_string = String::from("yours"); // some_string 进入作用域。some_string                              // 返回 some_string // 并移出给调用的函数// 
}// takes_and_gives_back 将传入字符串并返回该值
fn takes_and_gives_back(a_string: String) -> String { // a_string 进入作用域// a_string  // 返回 a_string 并移出给调用的函数
}

这里跟上面移动规则一样，将值赋给另一个变量时移动它。当持有堆中数据值的变量离开作用域时，其值将通过 drop 被清理掉，除非数据被移动为另一个变量所有。

以上我们都是通过一个变量来获取所有，这样来回赋值就会有些啰嗦，这样的话，我们可以使用元组来返回多个值。

fn main() {let s1 = String::from("hello");let (s2, len) = calculate_length(s1);println!("The length of '{}' is {}.", s2, len);
}fn calculate_length(s: String) -> (String, usize) {let length = s.len(); // len() 返回字符串的长度(s, length)
}

但是这未免有些形式主义，而且这种场景应该很常见。幸运的是，Rust 对此提供了一个不用获取所有权就可以使用值的功能，叫做 引用（references），后面我们再来看看引用是什么？

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.rhkb.cn/news/187029.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系长河编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com，一经查实，立即删除！

相关文章

如何使用Pyarmor保护你的Python脚本

如何使用Pyarmor保护你的Python脚本

目录 一、Pyarmor简介 二、使用Pyarmor保护Python脚本 1、安装Pyarmor 2、创建Pyarmor项目 3、添加Python脚本 4、配置执行环境 5、生成保护后的脚本 三、注意事项与未来发展 四、未来发展 五、总结 本文深入探讨了如何使用Pyarmor工具保护Python脚本。Pyarmor是一个…
阅读更多...
k8s的安装部署，详细过程展示（保姆级安装教程）

k8s的安装部署，详细过程展示（保姆级安装教程）

k8s应用部署方式演变 在部署应用程序的方式上，主要经历了三个时代： 传统部署：互联网早期，会直接将应用程序部署在物理机上 优点：简单，不需要其它技术的参与 缺点：不能为应用程序定义资源使用…
阅读更多...
Python 的 datetime 模块

Python 的 datetime 模块

目录 简介 一、date类 （一）date 类属性 （二）date 类方法 （三）实例属性 （四）实例的方法 二、time类 （一）time 类属性 （二）tim…
阅读更多...
UDP网络编程

UDP网络编程

一)熟悉TCP/IP五层协议: 1)封装:就是在数据中添加一些辅助传输的信息； 2)分用:就是解析这些信息 3)发送数据的时候，上层协议要把数据交给下层协议，由下层协议来添加一些信息 4)接收数据的时候，下层协议要把数据交给上层协议&#…
阅读更多...
Python初学者软件以及如何安装和配置，新手入门必看系列。

Python初学者软件以及如何安装和配置，新手入门必看系列。

文章目录 前言一、Python软件二、集成开发环境（IDE）1.PyCharm2.Spyder3.IDLE 三、包管理工具四、使用Python虚拟环境总结Python技术资源分享1、Python所有方向的学习路线2、学习软件3、精品书籍4、入门学习视频5、实战案例6、清华编程大佬出品《漫画看学…
阅读更多...
探索云世界的无限可能

探索云世界的无限可能

文章目录 每日一句正能量前言云计算的定义和现状云计算能做什么？云计算市场的新特征需求方向：云计算的基础服务已经稳固，行业解决方案是新的发力点模式方向：分布式云模式方向：边缘计算是一朵新的云技术方向&#xff1a…
阅读更多...
AMESim 2021安装教程

AMESim 2021安装教程

主要是AMESim的安装 写在前面，由于项目需要，需要自学AMESim，因此需要安装这个软件，目前仅仅安装使用，还不涉及到与MATLAB的联合仿真，老板说用 RT LAB半实物仿真平台，但是简单搜了一下&#xff0…
阅读更多...
ASUS华硕灵耀X2 Duo UX481FA(FL,FZ)_UX4000F工厂模式原装出厂Windows10系统

ASUS华硕灵耀X2 Duo UX481FA(FL,FZ)_UX4000F工厂模式原装出厂Windows10系统

下载链接：https://pan.baidu.com/s/1sRHKBOyc3zu1v0qw4dSASA?pwd7nb0 提取码：7nb0 带有ASUS RECOVERY恢复功能、自带所有驱动、出厂主题壁纸、系统属性专属LOGO标志、Office办公软件、MyASUS华硕电脑管家等预装程序所需要工具：16G或以上…
阅读更多...
麒麟KYLINIOS软件仓库搭建03-软件仓库添加新版本的软件包

麒麟KYLINIOS软件仓库搭建03-软件仓库添加新版本的软件包

原文链接：麒麟KYLINIOS软件仓库搭建03-软件仓库添加新版本的软件包 hello，大家好啊，今天给大家带来麒麟桌面操作系统软件仓库搭建的文章03-软件仓库添加新版本的软件包，本篇文章主要给大家介绍了如何在麒麟桌面操作系统2203-x86版…
阅读更多...
Vite项目的初体验 - 非Vite脚手架版本

Vite项目的初体验 - 非Vite脚手架版本

开箱即用 （out of box）: 无需做任何的配置，就可以用vite来帮助我们处理构建工作。 前提 ：node 版本 > 12.0.0，使用 npm 进行依赖管理。 本文的案例，从0到1的，一步一步的体会vite的作用。 本文…
阅读更多...
图解三傻排序 选择排序、冒泡排序、插入排序

图解三傻排序 选择排序、冒泡排序、插入排序

&#xff08;1&#xff09;选择排序 // 交换 void swap(int arr[], int i, int j) {int tmp arr[i];arr[i] arr[j];arr[j] tmp; }// 选择排序 void selectionSort(int arr[],int len) {if (len < 2) return;for (int minIndex, i 0; i < len - 1; i) {minIndex i;f…
阅读更多...
WPS的JS宏基础（一）

WPS的JS宏基础（一）

基础知识 1、简单的第一个宏 //注意function只能全部用小写 function demo(){alert("你好!") }2、录制宏生成工资条 function 使用录制宏自动生成代码以JS宏为例()//使用相对引用 {Selection.Copy(undefined);ActiveCell.Offset(5, 0).Range("A1:M4").I…
阅读更多...
Ubuntu22.04 下 NFS 相关问题与完整配置(客户机 MacOS)

Ubuntu22.04 下 NFS 相关问题与完整配置(客户机 MacOS)

categories: [Linux-Shell] tags: Linux NFS 写在前面 最近折腾一下 NFS, 先白嫖一顿华子云的 1 个月服务器, 2C4G 感觉不错了, 但NFS 配置起来还是有点难度, 主要还是随机分配的端口配置方面比较恶心. server环境: 华为云 2C4G Ubuntu22.04 client环境: MacOS M1 with brew …
阅读更多...
排序算法的分析及实现

排序算法的分析及实现

目录​​​​​​​ 1. 排序 1.1. 排序的概念 1.2. 排序的稳定性 1.3. 内部排序和外部排序 2. 直接插入排序 2.1. 直接插入排序 2.2. 直接插入排序的两种情况 1. 情况一 2. 情况二 2.3. 直接插入排序的单趟排序 2.4. 直接插入排序的完整实现 2.5. 直接插入排序的时…
阅读更多...
接收表单数据

接收表单数据

如果您尝试按下提交按钮&#xff0c;浏览器将显示“Method Not Allowed”错误。这是因为到目前为止&#xff0c;前一节中的登录视图函数完成了一半的工作。它可以在网页上显示表单&#xff0c;但是还没有逻辑来处理用户提交的数据。这是Flask-WTF使工作变得非常简单的另一个领域…
阅读更多...
selenium xpath定位

selenium xpath定位

selenium-xpath定位 <span style"background-color:#2d2d2d"><span style"color:#cccccc"><code class"language-javascript">element_xpath <span style"color:#67cdcc"></span> driver<span styl…
阅读更多...
有什么可以自动保存微信文件的方法么？

有什么可以自动保存微信文件的方法么？

8-3 本文要介绍的方法&#xff0c;可以自动帮你保存微信上收到的文件型数据&#xff0c;比如文件、图片、视频&#xff0c;如果你的工作需要每天或者经常保存大量的从微信收到的文件型数据&#xff0c;也许本文适合你&#xff0c;本文介绍的工具&#xff0c;对微信多开也有效果…
阅读更多...
Git安装配置保姆级教程和Git创建仓库的基本原理和常用命令

Git安装配置保姆级教程和Git创建仓库的基本原理和常用命令

目录 前言 一、Git简介 1.Git 与 SVN 区别点 2.Git的介绍 3.Git 工作流程 4.Git 工作区、暂存区和版本库 二、Git安装配置 1.Linux 平台上安装 2.Windows 平台上安装 三、Git 创建仓库和下载 1、首先需要注册一个gitee账号 2.git初始化并提交到远程仓库 3.另一用户…
阅读更多...
STM32 蜂鸣器介绍 配置 播放音节

STM32 蜂鸣器介绍 配置 播放音节

蜂鸣器一般被分为两类&#xff1a;有源蜂鸣器和无源蜂鸣器。其中源是振荡源。有源蜂鸣器内部有振荡电路&#xff0c;可以把直流电源转换为一定频率的脉冲信号。因为它一直输出一定的频率&#xff0c;我们无法改变频率&#xff0c;所以声音只有一种&#xff0c;我们只能通过电源…
阅读更多...
表象变换与矩阵元

表象变换与矩阵元

表象变换 一维粒子哈密顿量 表象中的矩阵元 态的表象变换 不难证明 算符的表象变换 坐标表象 Non-denumerable basis
阅读更多...
最新文章
推荐文章

Copyright @ 2022~2023