IB-Rust-所有权

内存回收

Rust 的设计目的是确保内存安全并防止数据竞争，而不依赖垃圾回收器，这种内存安全性主要通过所有权（ownership）来实现

主流编程语言的内存回收机制：

静态语言
- 在编译时对变量类型进行检查和确认
- C, C++, Rust
动态语言
- 在运行时进行类型检查和确认
- Javascript, Python

特性	静态语言	动态语言
类型检查时间	编译时	运行时
类型安全	更安全，减少运行时类型错误	较灵活，但类型错误可能在运行时出现
性能	通常更高效，编译器优化	通常较低，运行时类型检查
灵活性	较低，需明确声明类型	较高，允许在运行时改变类型
代码简洁性	需要显式类型声明，代码相对冗⻓	通常更简洁，适合快速开发
开发工具支持	更强大的静态分析和重构工具	开发工具支持有限，但在快速开发上占优势

C/C++

内存管理方式：手动管理
特点
- 程序员通过 malloc 和 free (C) 或 new 和 delete (C++) 释放内存
- 没有内置的垃圾回收机制
优点：高效灵活，适用于对性能要求极高的系统级编程
缺点：容易出现内存泄漏、悬垂指针和缓冲区溢出等问题

// 释放分配的内存
free(ptr);
ptr = NULL; // 将指针设为 NULL，避免悬空指针 
// 动态分配一个数组的内存
int n = 5;
int *arr = (int *)malloc(n * sizeof(int));

Javascript

内存管理方式：垃圾回收
特点
- 浏览器和 Node.js 环境中均使用垃圾回收器（如 V8 引擎的垃圾回收器）
- 采用标记-清除、标记-压缩等算法
优点：自动内存管理，适合快速开发和运行在多平台上的应用
缺点：垃圾回收机制在某些情况下可能导致性能问题，如线程停顿

Rust

内存管理方式：所有权系统
特点
- 使用所有权系统进行内存管理，编译器在编译时通过静态分析来确保内存安全
- 每个值都有一个所有者，且任何时候只能有一个有效的所有者
- 通过借用（引用）机制来共享数据，避免数据竞争和悬垂指针
优点
- 在编译时保证内存安全，没有运行时开销
- 避免了数据竞争和悬垂指针
缺点：需要程序员理解和遵循所有权和借用规则，学习曲线较陡

所有权规则

Rust 所有权系统的三个基本规则：

每一个值都有一个所有者（owner）
在任一时刻，值只能有一个所有者
当所有者离开作用域（scope），值会被丢弃（drop）

课后习题

用 2 种方式实现，确保 s1 s2 都能正常打印出来

// TODO:
fn take_ownership(s: String) -> String {
    s
}
let s1 = String::from("Hello");
let s2 = take_ownership(s1);
// 如下代码不能修改
println!("{}", s1);
println!("{}", s2);

方式一：借用

fn take_ownership(s: &String) -> String {
    s.clone()
}
fn main() {
    let s1 = String::from("Hello");
    let s2 = take_ownership(&s1);
    // 如下代码不能修改
    println!("{}", s1);
    println!("{}", s2);
}

方式二：调用时 clone

fn take_ownership(s: &String) -> &String {
    s
}
fn main() {
    let s1 = String::from("Hello");
    let s2 = take_ownership(&s1);
    // 如下代码不能修改
    println!("{}", s1);
    println!("{}", s2);
}