Rust語言記憶體管理之妙

_西門吹牛發表於2018-12-23
Rust記憶體

首發於我的rust 學習日記

規則

  • Rust 中的每一個值都有一個被稱為其 所有者（owner）的變數。
  • 值有且只有一個所有者。
  • 當所有者（變數）離開作用域，這個值將被丟棄。(Rust 在結尾的 }處自動呼叫 drop釋放記憶體)
  • 移動（堆記憶體變數），當值(s1)被賦值給另外一個變數(s2)後，rust則認為變數s1，不再有效。
  • 棧型別變數無移動的說法（沒有深淺拷貝的區別）
  • 將值傳遞給函式在語義上與給變數賦值相似

變數與資料的互動（move）

  • 將 5 繫結到 x；接著生成一個值 x 的拷貝並繫結到 y。現在有了兩個變數，x 和 y，都等於 5。因為正數是有已知固定大小的簡單值，所以這兩個 5 被放入了棧中（重點：兩個值都放入棧中了）。
    let x = 5;
let y = x;
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  • s1 和 s2 這兩個變數指向相同的地址（hello分配的堆記憶體）。
    let s1 = String::from("hello");
let s2 = s1;
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  • 圖1-1（s1 的記憶體引用圖）

Rust語言記憶體管理之妙

  • 圖1-2（s1和s2的引用圖（錯誤）其他語言js\go 是這樣的）

Rust語言記憶體管理之妙

  • 圖1-3（s1和s2的引用圖（正確）rust 是這樣的，s1賦值s2後,Rust 則認為 s1 不再有效）

Rust語言記憶體管理之妙

當值(s1)被賦值給另外一個變數(s2)後，rust則認為變數s1，不再有效（圖1-3）

  • Rust 在結尾的 }（作用域結束後） 處自動呼叫 drop（釋放記憶體）。
  • 如上圖，當 s2 和 s1 離開作用域，他們都會嘗試釋放相同的記憶體。這是一個叫做 二次釋放（是錯誤的）。
  • 為了確保記憶體安全，Rust 則認為 s1 不再有效，因此 Rust 不需要在 s1 離開作用域後清理任何東西，如下案例。
    fn main() {
    let s1 = String::from("hello");
    let s2 = s1;

    // 本行會報錯 value borrowed here after move
    println!("{}, world!", s1);
}
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克隆（深拷貝）

  • 實現如下圖，賦值變數的同時，進行資料拷貝的方案，rust也是支援的
  • 這段程式碼能正常執行,產生的變數記憶體如圖1-4
    fn main() {
    let s1 = String::from("hello");
    let s2 = s1.clone();

    println!("s1 = {}, s2 = {}", s1, s2);
} 
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  • 圖1-4

Rust語言記憶體管理之妙

棧型別變數無移動的說法(純拷貝)

  • x,y是編譯時確定大小的型別，因此整個儲存在棧上，所以拷貝其實際的值是快速的。因此rust對棧變數進行純拷貝，便不會造成效能的影響。
  • 也就意味著建立變數 y 後， 沒必要使x 無效。
let x = 5;
let y = x;

println!("x = {}, y = {}", x, y);
// x = 5, y = 5
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將值傳遞給函式在語義上與給變數賦值相似

fn main() {
    let s = String::from("hello");  // s 進入作用域

    run_move(s);                    // s 的值移動到函式裡,s失效
                                    // 因此到這裡，s不再有效
    /* 
    將會報錯：因為s已經被move
    報錯資訊：will error value borrowed here after move
    println!("s:{}",s);            
    */
    let x = 5;                      // x 進入作用域

    run_copy(x);                    // x 應該移動函式裡
    println!("x:{}",x);             // 因為 x 是 棧變數，因為不會被 move 使失效

} 
//  x 移出了作用域，
//  s 移出了作用域但,因為 s 的值已被移走，所以不會有特殊操作

fn run_move(some_string: String) { // some_string 進入作用域
    println!("run_move:{}", some_string);
} // 這裡，some_string 移出作用域並呼叫 `drop` 方法。佔用的記憶體被釋放

fn run_copy(some_integer: i32) { // some_integer 進入作用域
    println!("run_copy:{}", some_integer);
} // some_integer 移出作用域
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