Rust語言內存管理之妙

首發於個人rust 學習日記

規則

• Rust 中的每個值都有一個被稱爲其 全部者（owner）的變量。
• 值有且只有一個全部者。
• 當全部者（變量）離開做用域，這個值將被丟棄。(Rust 在結尾的 }處自動調用 drop釋放內存)
• 移動（堆內存變量），當值(s1)被賦值給另一個變量(s2)後，rust則認爲變量s1，再也不有效。
• 棧類型變量無移動的說法（沒有深淺拷貝的區別）
• 將值傳遞給函數在語義上與給變量賦值類似

變量與數據的交互（move）

• 將 5 綁定到 x；接着生成一個值 x 的拷貝並綁定到 y。如今有了兩個變量，x 和 y，都等於 5。由於正數是有已知固定大小的簡單值，因此這兩個 5 被放入了棧中（重點：兩個值都放入棧中了）。

  let x = 5;
  let y = x;
  複製代碼

• s1 和 s2 這兩個變量指向相同的地址（hello分配的堆內存）。

  let s1 = String::from("hello");
  let s2 = s1;
  複製代碼

• 圖1-1（s1 的內存引用圖）

• 圖1-2（s1和s2的引用圖（錯誤）其餘語言js\go 是這樣的）

• 圖1-3（s1和s2的引用圖（正確）rust 是這樣的，s1賦值s2後,Rust 則認爲 s1 再也不有效）

當值(s1)被賦值給另一個變量(s2)後，rust則認爲變量s1，再也不有效（圖1-3）

• Rust 在結尾的 }（做用域結束後） 處自動調用 drop（釋放內存）。
• 如上圖，當 s2 和 s1 離開做用域，他們都會嘗試釋放相同的內存。這是一個叫作 二次釋放（是錯誤的）。
• 爲了確保內存安全，Rust 則認爲 s1 再也不有效，所以 Rust 不須要在 s1 離開做用域後清理任何東西，以下案例。

  fn main() {
      let s1 = String::from("hello");
      let s2 = s1;
  
      // 本行會報錯 value borrowed here after move
      println!("{}, world!", s1);
  }
  複製代碼

克隆（深拷貝）

• 實現以下圖，賦值變量的同時，進行數據拷貝的方案，rust也是支持的
• 這段代碼能正常運行,產生的變量內存如圖1-4

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

• 圖1-4

棧類型變量無移動的說法(純拷貝)

• x,y是編譯時肯定大小的類型，所以整個存儲在棧上，因此拷貝其實際的值是快速的。所以rust對棧變量進行純拷貝，便不會形成性能的影響。
• 也就意味着建立變量 y 後， 不必使x 無效。

let x = 5;
let y = x;

println!("x = {}, y = {}", x, y);
// x = 5, y = 5
複製代碼

將值傳遞給函數在語義上與給變量賦值類似

fn main() {
    let s = String::from("hello");  // s 進入做用域

    run_move(s);                    // s 的值移動到函數裏,s失效
                                    // 所以到這裏，s再也不有效
    /* 將會報錯：由於s已經被move 報錯信息：will error value borrowed here after move println!("s:{}",s); */
    let x = 5;                      // x 進入做用域

    run_copy(x);                    // x 應該移動函數裏
    println!("x:{}",x);             // 由於 x 是 棧變量，由於不會被 move 使失效

} 
// x 移出了做用域，
// s 移出了做用域但,由於 s 的值已被移走，因此不會有特殊操做

fn run_move(some_string: String) { // some_string 進入做用域
    println!("run_move:{}", some_string);
} // 這裏，some_string 移出做用域並調用 `drop` 方法。佔用的內存被釋放

fn run_copy(some_integer: i32) { // some_integer 進入做用域
    println!("run_copy:{}", some_integer);
} // some_integer 移出做用域
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