【Rust自学】4.3. 所有权与函数

4.3.0 写在正文之前

在学习了Rust的通用编程概念后,就来到了整个Rust的重中之重------所有权,它跟其他语言都不太一样,很多初学者觉得学起来很难。这个章节就旨在让初学者能够完全掌握这个特性。

本章有三小节:

  • 所有权:栈内存 vs. 堆内存
  • 所有权规则、内存与分配
  • 所有权与函数(本文)

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4.3.1. 把值传递给函数

在语义上,把值传递给函数和把值赋给变量是类似的 ,所以一句话总结:函数参数传递跟赋值操作是一样的

接下来详细解释一下:把值传递给函数将会发生移动 (Move)或者复制(Copy)

  • 对于实现了Copy trait的数据类型,会发生复制,所以原本的变量不受影响,能够继续使用
  • 对于没有实现Copy trait的数据类型,会发生复制,所以原本的变量会被弃用,不可使用

Copy trait、移动、复制的详细介绍在上一篇文章4.2. 所有权规则、内存与分配有讲,这里不再作阐述

rust 复制代码
fn main(){
	let machine = String::from("6657");
	wjq(machine);

	let x = 6657;
	wjq_copy(x);
	println!("x is:{}", x);
}

fn wjq(some_string::String){
	println!("{}", some_string);
}

fn wjq_copy(some_number::i32){
	println!("{}", some_number);
}
  • 对于变量machine

    • String 是一种复杂数据类型,分配在堆上,并且没有实现Copy trait。
    • machine 被传递给 wjq 函数时,发生了移动 (Move),即所有权从变量 machine 转移到了函数参数 some_string
    • 此时,machine 的所有权被转移,函数 wjq 可以正常使用它,但原来的变量 machine 不再可用。如果尝试在之后使用 machine,编译器会报错。
  • 对于变量x

    • i32 是一种基本数据类型,大小固定,分配在栈上,并且实现了 Copy trait。
    • x 被传递给 wjq_copy 函数时,发生了复制 (Copy),即变量 x 的值被复制了一份传递给了函数参数 some_number
    • 由于是值的复制,原变量 x 不受影响,可以在函数调用之后继续使用。
  • 对于变量some_string

    • 其作用域从第10行被声明开始,到第12行的}时就离开了作用域
    • 在离开作用域时Rust会自动调用drop函数释放变量some_string所占的内存
  • 对于变量some_number

    • 其作用域是从第14行被声明开始,到第16行的}时就离开了作用域
    • 离开作用域时不会有特殊的事情发生,因为实现了Copy trait的类型在离开作用域时不会调用 Drop

4.3.2. 返回值与作用域

函数在返回值的过程中同样也会发生所有权的转移。

rust 复制代码
fn main(){
	let s1 = give_ownership();
	let s2 = String::from("6657");
	let s3 = takes_and_gives_back(s2);
}

fn give_ownership() -> String {
	let some_string = String::from("machine");
	some_string
}

fn takes_and_gives_back(a_string:String) -> String {
	a_string
}
  • 函数 give_ownership 的行为:

    • give_ownership 函数创建了一个 String 类型的变量 some_string,它的所有权属于 give_ownership 函数。
    • some_string 作为返回值返回时,其所有权被转移到调用者,即变量 s1
    • 结果是,some_string 离开 give_ownership 的作用域后不会被释放,因为它的所有权已交给 s1
  • 函数 takes_and_gives_back 的行为:

    • takes_and_gives_back 函数接受一个 String 类型的参数 a_string。调用该函数时,传入的参数(s2)的所有权被转移到函数的参数 a_string
    • 函数将 a_string 返回时,其所有权从 a_string 再次转移给调用者,即变量 s3
    • 此时,变量 s2 不再可用,因为其所有权已被转移给 takes_and_gives_back,而函数的返回值赋给了 s3

一个变量的所有权总是遵循同样的模式:

  • 把一个值赋给其它变量时就会发生移动 ,只有实现了Copy trait 的类型(如基本类型i32, f64 等),在赋值时才会进行复制
  • 当一个包含堆数据的变量离开作用域时,它的值就会被drop函数清理掉,除非数据的所有权被移动到另一个变量上。

4.3.3. 让函数使用某个值而不获得其所有权

有的时候代码的本意是让函数使用变量,但不想因此失去对数据的使用权,这时候就可以这么写:

rust 复制代码
fn main(){
	let s1 = String::from("Hello");
	let (s2, len) = calculate_length(s1);
	println!("The length of '{}' is {}", s2, len);
}

fn calculate_length(s:String) -> (String, uszie) {
	let length = s.len();
	(s, length)
}

在这个例子中,s1不得不把所有权交给s,但这个函数在返回时把s也原封不动地返回,把数据所有权交给了s2,这样做就把数据所有权又交给了main函数里的变量,使得s1下的数据又能够在main函数中使用(虽然换了个变量名)。

这种做法太麻烦,也太笨了。 Rust针对这种场景有一个特性叫引用(Reference),让函数使用某个值而不获得其所有权。 这个特性将会在下篇文章中讲。

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