所有权
Rust通过所有权来管理内存,最妙的是,这种检查只发生在编译期,因此对于程序运行期,不会有任何性能上的损失。
使用堆和栈的性能区别:
写入方面:入栈比在堆上分配内存要快。
因为入栈时操作系统无需分配新的空间,只需要将新数据放入栈顶即可。相比之下,在堆上分配内存则需要更多的工作,这是因为操作系统必须首先找到一块足够存放数据的内存空间,接着做一些记录为下一次分配做准备。
读取方面:出栈比读取堆上的数据快。
栈数据往往可以直接存储在 CPU 高速缓存中,而堆数据只能存储在内存中。访问堆上的数据比访问栈上的数据慢,因为必须先访问栈再通过栈上的指针来访问内存。因此,处理器处理分配在栈上数据会比在堆上的数据更加高效。
Rust的所有权原则:
- Rust 中每一个值都被一个变量所拥有,该变量被称为值的所有者
- 一个值同时只能被一个变量所拥有,或者说一个值只能拥有一个所有者
- 当所有者(变量)离开作用域范围时,这个值将被丢弃(drop)
简单说就是每一个值(堆上的值)有且只有一个所有者(变量),当这个变量出了作用域,那么这个值也被丢弃(在堆上也会丢弃)。
看一段代码:
fn main(){
let x: &str = "hello world";
let y = x;
println!("{},{}",x,y);
}
这段代码并不会报错,这是因为 x 在这里只是引用了字符串,没有所有权,所以 let y = x; 是对引用的拷贝,不会有所有权的转移(具体看下一节 “引用与借用” )
函数的传参和返回:
传参:
fn main() {
let s = String::from("hello"); // s 进入作用域
takes_ownership(s); // s 的值移动到函数里
// s 所以到这里不再有效
let x = 5; // x 进入作用域
makes_copy(x); // x 应该移动函数里,
// 但 i32 是 Copy 的,所以在后面可继续使用 x
} // 这里, x 先移出了作用域,然后是 s。但因为 s 的值已被移走,
// 所以不会有特殊操作
fn takes_ownership(some_string: String) { // some_string 进入作用域
println!("{}", some_string);
} // 这里,some_string 移出作用域并调用 `drop` 方法。占用的内存被释放
fn makes_copy(some_integer: i32) { // some_integer 进入作用域
println!("{}", some_integer);
} // 这里,some_integer 移出作用域。不会有特殊操作
返回:
fn main() {
let s1 = gives_ownership(); // gives_ownership 将返回值移给 s1
let s2 = String::from("hello"); // s2 进入作用域
let s3 = takes_and_gives_back(s2); // s2 被移动到takes_and_gives_back 中,它也将返回值移给 s3
}
// 这里,
// s3 移出作用域并被丢弃。
// s2 也移出作用域,但已被移走,所以什么也不会发生。
// s1 移出作用域并被丢弃
fn gives_ownership() -> String {
let some_string = String::from("hello"); // some_string 进入作用域.
some_string // 返回 some_string 并移出给调用的函数
}
// takes_and_gives_back 将传入字符串并返回该值
fn takes_and_gives_back(a_string: String) -> String { // a_string 进入作用域
a_string // 返回 a_string 并移出给调用的函数
}
引用和借用
在 Rust 中,获取变量的引用叫做
借用
。
引用:&x,解引用:*x;
用在函数参数和函数返回值:
fn main() {
let s1 = String::from("hello");
let len = calculate_length(&s1);
println!("The length of '{}' is {}.", s1, len);
}
fn calculate_length(s: &String) -> usize {
s.len()
}
可变引用
引用默认是不能修改值的,想要修改值需要使用可变引用:
fn main() {
let mut s = String::from("hello");
change(&mut s);
}
fn change(some_string: &mut String) {
some_string.push_str(", world");
}
要注意的是,特定数据的可变引用在同一个作用域只能存在一个,并且,可变引用和不可变引用不能同时存在。
新旧编译器的引用作用域不同,旧编译器(1.31之前)的引用作用域结束于最近的花括号处,而新编译器的引用作用域改变为 最后一次使用的位置。
这种优化行为叫做 Non-Lexical LifeTimes(NLL).
悬垂引用
指引用指向某个值后,值被释放掉,指针仍然存在的情况。
在 Rust 中编译器可以确保引用永远也不会变成悬垂状态:当你获取数据的引用后,编译器可以确保数据不会在引用结束前被释放,要想释放数据,必须先停止其引用的使用。
释放引用:
fn dangle() -> &String { // dangle 返回一个字符串的引用
let s = String::from("hello"); // s 是一个新字符串
&s // 返回字符串 s 的引用
} // 这里 s 离开作用域并被丢弃。其内存被释放。
// 危险!
// 应该更改为
fn no_dangle() -> String {
let s = String::from("hello");
s
}