Rust所有權 - tw511教學網

所有權是Rust程式設計語言提供的獨特功能，可在不使用垃圾收集器或指標的情況下提供記憶體安全保障。

什麼是所有權？

當程式碼塊擁有資源時，它被稱為所有權。程式碼塊建立一個包含資源的物件。當控制元件到達塊的末尾時，物件將被銷毀，資源將被釋放。

所有權的重點：

「所有者」可以根據可變性改變變數的擁有值。
所有權可以轉移到另一個變數。
所有權只是在Rust中移動語意。
所有權模型也保證了並行的安全性。

所有權規則

在Rust中，每個值都有一個與之關聯的變數，並稱為其所有者。
一次只能有一個所有者。
當所有者超出範圍時，與其關聯的值將被銷毀。

所有權的例子

多個變數可以在Rust中相互互動。下面來看一個例子：

將x的值賦給變數y：

let x=10;  
let y=x;

在上面的例子中，x係結到值10。然後，x的值被賦給變數y。在這種情況下，不會建立x的副本，而是將x的值移動到變數y。因此，x的所有權被轉移到變數y，並且變數x被銷毀。如果嘗試重用變數x，那麼Rust會丟擲一個錯誤。可通過下面的例子來理解這一點。

fn main()  
{
    let x=10;  
    let y=x;  
    println!("value of x :{}",x);
}

編譯上面程式碼，範例的輸出如下：

記憶體和分配

在Rust中，資料可以儲存在堆疊或堆記憶體中。

堆疊儲存器： 在堆疊儲存器中，資料始終按順序放置並以相反的順序移除。它遵循「後進先出」的原則，即始終首先刪除最後插入的資料。堆疊記憶體是一種有組織的記憶體。它比堆記憶體更快，因為它存取記憶體的方式。如果在編譯時資料的大小未知，則堆記憶體用於儲存內容。

堆記憶體： 堆記憶體是有組織的記憶體。作業系統在堆記憶體中找到一個空的空格並返回一個指標。此過程稱為「在堆上分配」。

此圖顯示堆疊包含指標，而堆包含內容。

下面來看一個簡單的記憶體分配範例。

 fn main()  
{  
  let v1=vec![1,2,3];  
  let v2=v1;  
}

第1步：
在程式的第一個語句中，向量v1與值1,2和3係結。向量由三部分組成，即指向儲存器中指向儲存在記憶體中的資料的指標，長度和向量的容量。這些部分儲存在堆疊中，而資料儲存在堆記憶體中，如下所示：

第2步：
在程式的第二個語句中，將v1向量分配給向量v2。指標，長度和容量將複製到堆疊中，但不會將資料複製到堆記憶體中。現在記憶體的表示如下：

但是，這種表示形式可能會產生問題。當v1和v2都超出範圍時，兩者都會嘗試釋放記憶體。這會導致雙重空閒記憶體，這會導致記憶體損壞。

第3步：
Rust避免了第2步 條件以確保記憶體安全。 Rust沒有複製分配的記憶體，而是認為v1向量不再有效。因此，當v1超出範圍時，它不需要釋放v1的記憶體。

使用複製特徵

複製特徵是一種特殊的注釋，它放在儲存在堆疊上的整數型別上。如果在型別上使用了複製特徵，則即使在賦值操作之後也可以進一步使用舊變數。

以下是一些複製型別：

所有整數型別，如u32。
布林型別-bool，其值為true或false。
所有浮動型別，如f64。
字元型別，如char。

所有權和函式

當變數傳遞給函式時，所有權將移動到被呼叫函式的變數。傳遞值的語意等於為變數賦值。

下面通過一個例子來理解這一點：

fn main()  
{  
  let s=String::from("Yiibai");  
  take_ownership(s);  
  let ch='a';  
  moves_copy(ch);  
  println!("{}",ch);  
}  
fn take_ownership(str:String)  
{  
 println!("{}",str);  
}  
fn moves_copy(c:char)  
{  
  println!("{}",c);  
}

執行上面範例程式碼，得到以下結果 -

Yiibai
a
a

在上面的例子中，字串s與值Yiibai係結，s變數的所有權通過take_ownership()函式傳遞給變數str。 ch變數與值a係結，ch變數的所有權通過moves_copy()函式傳遞給變數c。之後也可以使用ch變數，因為此變數的型別是「複製」特徵。

返回值和範圍

從函式返回值也會轉移所有權。看看這個範例：

fn main()  
{  
  let x= gives_ownership();  
  println!("value of x is {}",x);  
 }  
fn gives_ownership()->u32  
{  
     let y=100;  
     y  
}

執行上面範例程式碼，得到以下結果 -

value of x is 100

在上面的例子中，give_ownership()函式返回y的值，即100，y變數的所有權被轉移到x變數。