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rust学习笔记5-所有权机制

news 来源：原创 2025/4/28 2:20:26

rust核心就是所有权机制，是其内存管理的核心特性，旨在消除内存安全问题（如空指针、悬垂指针、内存泄漏等）而无需依赖垃圾回收（GC）

1.首先看一下语义模型

当声明一个变量 let a = "32";它的语义模型如下：

当声明一个变量时候，它就绑定了一个数据、scope以及一片内存区域，它就拥有一个所有权，并且它的所有权是可以出借（引用）的，变量不管是拥有还是引用，它都可以设置为可变和不可变，默认为不可变，拥有所有权的变量离开当前scope进入新scope时候，会调用Move(Copy)。同时它的生命周期（LifeTime）和内存管理机制Rall也在所有权机制下进行，只有拥有这个变量的所有权，才能对它进行内存释放、销毁等操作。

2.所有权的类型系统
rust语言它的编译器遵循一种仿射类型(Affine Type)下的一个子结构类型系统(SubstructuralType Systems),资源最多被使用一次，具体实现就Move(Copy)。

3.内存管理

默认存储数据到栈上，如整形、浮点、布尔、枚举等
利用栈来自动管理堆内存，如数组、元组、字符串等

4.借用（Borrowing）
通过引用（&）借用值，避免所有权转移：
不可变引用（&T）
允许同时存在多个不可变引用，但不能修改值。

let s = String::from("hello");
let len = calculate_length(&s); // 借用 s
println!("s is still valid: {}", s); // 合法

fn calculate_length(s: &String) -> usize {
    s.len()
}

可变引用（&mut T）
同一作用域内，同一数据只能有一个可变引用，且不能与其他引用共存：

let mut s = String::from("hello");
let s_ref = &mut s;
s_ref.push_str(", world");
// let s_ref2 = &mut s; // 编译错误：同一作用域只能有一个可变引用

5.所有权共亨

rust所有权共享有两种一种是clone，另一种是copy，区别在于，clone是要求编写代码自己去调用,copy是在编译的时候，编译自己完成，不需要自己去调用

fn main() {
    //基本类型（如 i32、bool）实现了 Copy trait，赋值时直接复制值而非转移所有权：
    let x = 5;
    let y = x; // 复制值，x 仍有效
    println!("x = {}, y = {}", x, y);
    //Rust会尽可能地降低程序的运行成本，所以默认情况下，长度较大的数据存放在堆中，
    //且采用移动的方式进行数据交互。但如果需要将数据单纯的复制一份以供他用，可以使用clone
    let s1 = String::from("hello");
    let s2 = s1.clone();
    println!("s1 = {}, s2 = {}", s1, s2);

}

总结

Rust 的所有权机制通过编译时静态检查强制开发者遵循内存安全规则。虽然初期需要适应所有权转移、借用和生命周期等概念，但它能从根本上解决内存安全问题，是 Rust 系统级编程能力的基石。