今天我们来学习一下Rust中的引用与借用。我在看官方教程讲解引用与借用的时候,很困惑,分不清引用与借用。在第二遍理解的时候,大概能够理清了。

先来解释一下 引用,Rust官方文档中的解释是 允许使用值但不获取其所有权。与其他语言基本一样,可以理解为就是一个数据指针。

再来说一下 借用,官方文档中解释借用是指 将获取引用作为函数参数称为 借用(borrowing)。我的理解是,借用不是一个具体的东西,而是一种行为,对于Rust来说,当我们定义一下函数,而函数的形参是一个引用,或者说是一个指针时,这种行为,就叫做借用。可能不太精确地解释,可以理解为,当我们调用这个函数时,这个函数借用了外面某个数据的访问权限,但是并不拥有外面数据的所有权。就像生活中你借了某人的一个网站账号,这时,你可以访问网站上的内容了,但是你没有这个账号的所有权。

当将引用作为参数时,也分为 可变引用不可变引用

不可变引用

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fn main() {
let mut str = String::from("Hello");
borrowing(&str);
}

fn borrowing(str: &String) {
println!("Borrowing Str: {}", str);
}

可变引用

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fn main() {
let mut str = String::from("Hello");
println!("Source Str: {}", str); // 这里打印出原来的字符串
mut_borrowing(&mut str); // 调用后,字符串被改变
println!("Str: {}", str); // 打印改变后的字符串
}

fn mut_borrowing(str: &mut String) {
str.push_str(" , Rust");
}

有一条很重要的规则要记住,在同一作用域中,一个数据,有且只有一个 可变 引用。

下面一段代码就是错的,编译不过,因为同一作用域下,同一个数据有多个可变引用

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fn main() {
let mut str = String::from("Hello");
let r1 = &mut str;
let r2 = &mut str;
println!("{}, {}", r1, r2);
}

关于数据竞争

Rust 这样的限制可以避免数据竞争,数据竞争可能由下面三个原因引起

  • 两个或更多指针同时访问同一数据。
  • 至少有一个指针被用来写入数据。
  • 没有同步数据访问的机制。

悬垂引用(Dangling References)

在拥有指针的编程语言中很容易出现一种情况,一个指针还存在,但是指针指向的内存已经被释放。在Rust中,这种为悬垂引用。在Rust中,Rust编译器确保指针永远不会变为悬垂状态。

看下面的代码,编译会出错

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fn main() {
let s = dangling();
}

// 这个函数返回了字符串的引用,但是当这个函数结束时,字符串内存会被释放,&s变为悬垂状态,所以编译出错
fn dangling() -> &String {
let s = String::from("Hello rust");
&s
}

引用的规则

  • 在任意给定时间,要么 只能有一个可变引用,要么 只能有多个不可变引用。
  • 引用必须总是有效。