二-内存模型及所有权和引用、借用

1. 内存模型1

内存模型，heap和stack的区别，GC方面和go的区别

基本同go一样，分为堆内存、栈内存。栈内存函数退出时会自动释放，大小有限，一般是比较"小"的变量存到栈上。

比较"大"的或者大小动态变化的会分配到堆上。同时为了使用这个值，需要在栈上有一个变量指向这个堆的地址。

和go的区别在于，go是GC系统在运行时动态记录堆内存的使用情况，自己来清理，用户完全不用管。c这类完全交给用户处理，总是容易出错。

Rust介于两者之间，通过所有权和生命周期的机制，在编译阶段识别到堆内存的使用情况，等到不再被使用时，会自动清理。

2. String类型

整个高级点的东西，继续说明上面的内存问题，基于这种类型讲所有权、借用才有意义

这里的String类似go里面的字符切片，var stringSlice []byte，结构也类似，有一个结构体包含指针、cap、len 三字表头，然后指针指向堆内存的一个 "底层数组"。

根据结构可知，既然涉及到堆内存，就关系到内存释放问题，对于Rust就是通过所有权和生命周期机制，"自动"释放内存。

使用示例如下：

rust 复制代码

// 注意 mut 声明的才可以继续进行修改操作
let mut string1 = String::from("String hello");
string1.push_str(", world");
println!("{}", string1);

3. 所有权，引用、可变引用、借用，

3.1 先看一个示例

rust 复制代码

fn main() {
    let mut s = String::from("Hello ");
    s.push_str("world");
    // 把s做为参数传给另一个函数，这个在go里很常见，会拷贝s的皮，但是用一套底层数组
    just_print(s); //  - value moved here
    println!("{}", s);
}

fn just_print(s: String) {
    // do some thing
    println!("{}", s);
}

这时学go同学惊呆了，后面s竟然是无效的了，感觉很不合理，明明有这个变量，竟然会无效；学c++的同学，可能联想到，如果这个指针，在最后一行打印之前，被Delete了，那的确会异常。

所以有GC语言的同学，如果接受不了，存在变量，但是无效的情况，可以结合C++想一下，这不就是写了个bug。

3.2 所有权转移

上文示例，其实就是所有权转移，Rust通过一个堆内的"对象"，只能有一个变量拥有它的所有权这种方式，就能很好的追踪何时可以自动GC，在编译的时候，追踪这个对象的所有权变量，以及这个变量的使用情况，就可以在不用的时候释放内存。

rust 复制代码

let string1 = String::from("a");
let string3 = string1; // 这里会发生所有权转移，此时string1就无效了 println!("{}", string1);报错。

这样的限制，避免一个堆内存被多个变量指向，一是写代码的人容易勿删导致悬垂引用，二是只有一份所有权的情况下，编译器就可以盯着有所有权的这个变量的生命周期的范围，从而知道啥时候到期进行自动GC

3.3 mut

先说说这个，这个其实比所有权应用什么的简单很多，就是控制能不能修改而已。

通过示例可以知道，是不是可变的关键在于用let绑定或者传参的时候，有没有mut，和之前的那个变量是不是可变的无关。

rust 复制代码

// string3.push_str("afs"); // 这时不能
let mut string4 = string3;
string4.push_str("!!! change to mut.");
println!("{}", string4);

3.4 引用、可变引用、借用

所有权每次都要来回转移，只能转移到一个上面，很是麻烦，尤其是函数传参的情况，作为参数传进去之后，如果不再返回回来，编译器就认为这个堆内存的生命就到这了，就给GC了。

所以增加了引用的概念，让事情简单一些，也叫借用borrow，之前所有权转移叫 move。

rust 复制代码

let string4 = get_then_return(string4);// 这里甚至有整成了不可变的，所以mut相对随意，甚至如果所有的都加mut就和其他语言一样了，但是引用那里有限制。
println!("{}", string4);
let s = &string4;

可变引用又会导致数据竞争问题，

3.5 引用借用的关系

这两个词经常一起出现，后面看了Rust程序设计第二版才清楚。引用是对&这种方式的表述，借用则是表示了他真正的道理：所有借用，必须归还，即借用不会影响原有的生命周期，反而受原有变量的生命周期控制。

引用是一个用于指代另一个值的值，需要里面的数据时，可以解引用。这个在go语言中不存在，因为go只有值传递，没有引用传递。

rust 复制代码

fn main() {
    let a = 10;
    let ai = &a;
    assert_eq!(*ai, a);
}