原文連結：Understanding the Rust borrow checker
初嘗Rust的這一天終於到來了，你滿懷期待地寫下幾行 Rust 程式碼，然後在命令列輸入cargo run指令，等待著編譯通過。之前就聽說過，Rust 是一門只要編譯能通過，就能執行地語言，你興奮地等待著程式是否會正常執行。編譯跑起來了，然後立馬輸出了錯誤：
error[E0382]: borrow of moved value看來你是遭遇了“借用檢查器”的問題。
什麼是借用檢查器？
借用檢查器是Rust之所以為Rust的基石之一，它能夠幫助（或者說是強迫）你管理“所有權”，即官方文件第四章介紹的ownership：“Ownership 是Rust最特別的特徵，它確保Rust不需要垃圾回收機制也能夠保證記憶體安全”。
所有權，借用檢查器以及垃圾回收：這些概念展開講能講很多，本文將介紹借用檢查器能為我們做什麼（能阻止我們做什麼），以及它和其他記憶體管理機制的區別。
本文假設你對高階語言有，比如Python，JavaScript或C#之類的一定了解就行，不要求計算機記憶體工作原理相關的知識。
垃圾回收 vs. 手動記憶體分配 vs. 借用檢查
對於很多常用的程式語言，你都不用考慮變數是存在哪兒的，直接宣告變數，剩下的部分，語言的執行時環境會通過垃圾回收來處理。這種機制抽象了計算機記憶體管理，使得程式設計更加輕鬆統一。
不過這就需要我們額外深入一層才能展示它和借用檢查的區別，就從棧 stack 和堆 heap 開始吧
棧與堆
我們的程式有兩種記憶體來存值，棧 stack 和堆 heap 。他們的區別有好些，但我們只用關心其中最重要的一點：棧上儲存的必須是大小固定的資料，存取都很方便，開銷小；像字串（可變長），列表和其它擁有可變大小的集合型別資料，儲存在堆上。因此計算機需要給這些不確定的資料分配足夠大的堆記憶體空間，這一過程會消耗更多的時間，並且程式通過指標訪問它們，而不能像棧那樣直接訪問。
總結來說，棧記憶體存取資料快速，但要求資料大小固定；堆記憶體雖然存取速度慢些，但是對資料的要求寬鬆。
垃圾回收
在帶有垃圾回收機制的語言中，棧上的資料會在超出作用域範圍時被刪除，堆上的資料不再使用後會由垃圾回收器處理，不需要程式設計師去具體關心堆疊上發生的事情。
但是對於像 C 這樣的語言，要手動管理記憶體。那些在更高階的語言中隨便就可以簡單初始化的列表，在C語言中需要手動分配堆記憶體來初始化，而且資料不用了還需要手動釋放這塊兒記憶體，否則就會造成記憶體洩漏，而且記憶體只能被釋放一次。
這種手動分配手動釋放記憶體的過程容易出問題。微軟證實他們70%的漏洞都是記憶體相關的問題導致的。既然手動操作記憶體的風險這麼高，為什麼還要使用呢？因為相比垃圾回收機制，它具備更高的控制力和效能，程式不用停下來花時間檢查哪些記憶體需要被釋放。
而 Rust 的所有權機制就處在二者之間。通過在程式中記錄資料的使用並遵循一定的規則，借用檢查器能夠判斷資料在什麼時候能夠初始化，什麼時候能被釋放（在Rust中釋放被稱作 drop），結合了垃圾回收的便利與手動管理的效能，就像一個內嵌在語言中的記憶體管理器。
在實操中，在所有權機制下我們可以對資料進行三種操作方式：
- 直接將資料的所有權移交出去
- 拷貝一份資料，單獨將拷貝資料的所有權移交出去
- 將資料的引用移交出去，保留資料本身的所有權，讓接收方暫時“借用”（
borrow）
使用哪種方式依據場景而定。
借用檢查器的其它能力：併發
除了處理記憶體的分配與釋放，借用檢查器還能阻止資料競爭，正如Rust所謂的“無懼併發”，讓你毫無顧慮地進行併發、並行程式設計。
缺點
美好的事物總是伴隨著代價，Rust的所有權系統同樣也有缺陷，事實上如果不是這些缺陷，我也不會專門寫這篇文章。
比較難上手，是借用檢查機制的一大缺點。Rust社群中不乏被它折磨的新人，我自己也在掌握它上面花費了很多時間。
舉個例子，在借用機制下，共享資料會變得比較繁瑣，尤其是共享資料的同時還要改變資料的場景。很多其它語言中非常簡便就能建立的資料結構，在Rust中會比較麻煩。
但是當你理解了它，編寫Rust程式碼會更順手。我很喜歡社群裡的一句話：
借用機制的幾條規則，就像拼寫檢查一樣，如果你一點兒都不理解他們，那你寫出來的程式碼基本都是錯的。心平氣和地理解了它們，才會寫出正確的程式碼。
幾條基本規則：
- 每當向一個方法傳遞引數變數（非變數的引用）時，都是將該變數的所有權轉移給呼叫的方法，此後你就不能再使用它了。
- 每當傳遞變數的引用（即所謂的借用），你可以傳遞任意多個不可變引用，或者一個可變引用。也就是說可變引用只能有一個。
實踐
理解了借用檢查機制後，現在實踐一下。我們將使用Rust中可變長度的list： Vec<T> 型別（類似Python中的 list 和 JavaScript中的 Array），可變長度的特性決定了它需要使用堆記憶體來儲存。
這個例子比較刻意，但它能很好的說明上述的規則。我們將建立一個 vector，將它作為引數傳遞給一個函式進行呼叫，然後看看在裡面會發生什麼。
注意：下面這個程式碼例項不會通過編譯
fn hold_my_vec<T>(_: Vec<T>) {}
fn main() {
let v = vec![2, 3, 5, 7, 11, 13, 17];
hold_my_vec(v);
let element = v.get(3);
println!("I got this element from the vector: {:?}", element);
}執行後，會得到如下錯誤：
error[E0382]: borrow of moved value: `v`
--> src/main.rs:6:19
|
4 | let v = vec![2, 3, 5, 7, 11, 13, 17];
| - move occurs because `v` has type `std::vec::Vec<i32>`, which does not implement the `Copy` trait
5 | hold_my_vec(v);
| - value moved here
6 | let element = v.get(3);
| ^ value borrowed here after move這個報錯資訊告訴我們 Vec<i32> 沒有實現 Copy 特性（trait)，因此它的所有權是被轉移（借用）了，無法在這之後再訪問它的值。只有能在棧上儲存的型別實現了 Copy 特性，而 Vec 型別必須分配在堆記憶體上，它無法實現該特性。我們需要找到另一種手段來處理類似情況。
Clone
雖然 Vec 型別變數不能實現 Copy 特性，但它實現了 Clone 特性。在Rust中，克隆是另一種複製資料的方式。與copy只能對棧上的資料進行拷貝、開銷小的特點不同，克隆也可以面向堆資料，並且開銷可以很大。
回到上面的例子中，傳值給函式的場景，那我們給它一個向量的克隆也可以大道目的。如下程式碼可以正常執行：
fn hold_my_vec<T>(_: Vec<T>) {}
fn main() {
let v = vec![2, 3, 5, 7, 11, 13, 17];
hold_my_vec(v.clone());
let element = v.get(3);
println!("I got this element from the vector: {:?}", element);
}但這個程式碼實際做了很多無用功，hold_my_vec 函式都沒使用傳入的向量，只是接收的它的所有權。並且例子中的向量非常小，克隆起來沒什麼負擔，對於剛開始接觸rust開發的階段，這樣可以方便地看到結果。實際上也有更好的方式，下面就來介紹。
引用
除了直接將變數的值所有權移交給函式，還可以把它“借”出去。我們需要修改下 hold_my_vec 的函式簽名，讓它接收的引數從 Vec<T> 更改為 &Vec<T>，即引用型別。呼叫該函式的方式也需要修改下，讓Rust編譯器知道只是將向量的引用———— 一個借用值，交給函式使用。這樣函式就是會短暫地借用這個值，在之後的程式碼中仍然可以使用它。
fn hold_my_vec<T>(_: &Vec<T>) {}
fn main() {
let v = vec![2, 3, 5, 7, 11, 13, 17];
hold_my_vec(&v);
let element = v.get(3);
println!("I got this element from the vector: {:?}", element);
}總結
這篇文章只是對借用檢查機制簡短地概覽，介紹它會做什麼，以及為什麼這麼做。更多的細節就留給讀者自己挖掘了。
實際上，隨著你的程式程式碼量擴張，你會遭遇更多棘手的問題，需要圍繞所有權和借用機制展開更深入的思考。甚至為了貼合Rust的借用機制，你得重新設計程式碼的組織結構。
Rust的學習曲線確實比較陡峭，但只要持續學習，你總能一路向上。