rust 语法和语义 09 所有权

rust 语法和语义 09 所有权

所有权：ownership

rust 所追求最大的目标 – 内存安全，其关键在于所有权。

mint：而我理解的安全的基础核心之一为 { } 作用域 。

所有权概念将依照官方介绍，分为3个部分说明：

• 所有权 ownership
• 引用和借用 references and borrowing
• 生命周期 lifetimes

概述

• 绑定 有 所绑定的的值 的 所有权。
• 对于任何给定的资源 有且仅有 一个绑定与之对应。

原则 meta

rust注重：安全 和 速度 。通过 零开销抽象 zero-cost abstractions 来实现。即这些分析都在 编译时 完成，而不需要再运行时付出开销。

所有权系统是一个典型的零开销抽象的例子。

所有权 ownership

绑定 有 所绑定的的值 的 所有权。

这意味着：当一个绑定离开 作用域 ，它们绑定的资源就被释放。

移动语义 move semantics

简称为 移动 move。对应后文所说的 拷贝 copy 。

对于任何给定的资源 有且仅有 一个绑定与之对应。

把一个绑定赋予另一个绑定时，

let v = vec![1, 2, 3];
let v2 = v;
println!("v[0] is: {}", v[0]); // error: use of moved value

把变量作为参数传递给函数之后使用这个变量时，

fn take(v: Vec) {}
let v = vec![1, 2, 3];
take(v);
println!("v[0] is: {}", v[0]); // error: use of moved value

移动的本质

栈stack 上分配 (copy)

let x = 10;

• 栈stack 上为 x 分配了一个 i32 大小的内存。
• 将值 10 拷贝copy 到上述内存中。
• 将此内存区域 绑定 到变量 x 上，以供进一步 引用 。

堆heap 上分配 (move)

let v = vec![1, 2, 3];

相比 栈stack ，堆heap 在两个内存区域分配了内存。

• 栈stack 上为 v 分配了一个内存。
  
  • 拷贝copy 堆上分配的内存地址 到一个 数据指针 上。作为栈上 v 的一部分。
• 堆heap 上为 [1, 2, 3] 分配了一个内存。

然后，

let mut v2 = v;

• 只将 栈stack 上 v 的内容 浅拷贝copy 到 v2 上。
• 不拷贝 堆heap 上的内容。

相当于 指针拷贝，现在有 v 和 v2 同时指向同一个 堆heap 地址了。

这引入了 数据竞争 是 不安全 的！

因为一个指针改变了堆上的数据，比如，改变了堆的大小。另一个指针将一无所知！。

这就是为什么移动语义起作用的原因。

mint：所以，推测栈上处理数据指针外，还有的数据内容是所有权信息吧。

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copy类型

• 当一个绑定的所有权被 移动 move 到另一个绑定后，不能使用之前的绑定。
• 而 copy 是一种 trait，可以帮助使用之前的绑定。

trait

trait 简单理解为：一个标记，能为 特定类型 增加 额外行为 。

基本数据类型

正如 移动的本质 - 栈stack 上分配 (copy) 章节所描述。

• 像一个 移动move，当我们把 v 赋值给 v2 时, 产生了一个数据的拷贝。
• 但不同 移动move 的是，如作为基本数据类型的 i32 并没有指向其它数据的指针。
• 这个一个 完全拷贝copy 。

所以，基本数据类型(请参看：trait描述部分-还未编写) 都实现了 Copy trait 。

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参考

• The Rust Programming Language
• Rust 程序设计语言（第一版） 简体中文版