Rust开发之——什么是所有权(10)

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一 概述

  • 所有权的基本概念
  • 栈(Stack)与堆(Heap)的区别
  • 变量作用域与所有权
  • 变量与数据的交互方式
  • 函数与所有权

二 所有权的基本概念

2.1 概念

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所有权（系统）是 Rust 最为与众不同的特性，
它让 Rust 无需垃圾回收（garbage collector）即可保障内存安全

2.2 内存管理方式

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-Rust 通过所有权系统管理内存，无需垃圾回收，编译器在编译时检查内存安全，运行时无额外开销。
-与其他语言的区别：不依赖 GC 或手动释放内存，通过所有权规则确保内存安全。

2.3 所有权规则

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-规则 1：每个值（Value）有且仅有一个所有者（Owner）变量。
-规则 2：当所有者变量离开作用域（Scope），该值会被自动丢弃（Drop）。

三 栈(Stack)与堆(Heap)的区别

特性 栈 堆
存储结构 后进先出（LIFO），固定大小数据 动态分配，大小不固定
分配效率 快(直接压栈 / 出栈) 慢(需查找空闲空间并记录地址)
访问效率 快(直接通过地址访问) 慢(需通过指针间接访问)
所有权关联 变量离开作用域时自动释放 需通过所有权规则管理释放时机

四 变量作用域与所有权

4.1 作用域

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1、概念
作用域是一个项（item）在程序中有效的范围

2、示例
{
    let s = String::from("hello"); // s 成为 "hello" 的所有者
} // s 离开作用域，String 被丢弃，内存释放

4.2 字符串类型对比

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-字符串字面值（如 "hello"）：存储在栈上，不可变，编译时确定内容。
-String 类型：存储在堆上，可变，运行时动态分配内存（如String::from("hello")）

五 变量与数据的交互方式

5.1 移动(Move)

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1、场景：
当赋值或传递堆数据（如 String）时，发生所有权转移，原变量失效。

2、示例

let s1 = String::from("hello");
let s2 = s1; // s1 的所有权移动到 s2，s1 不再有效
println!("{}", s1); // 编译错误：use of moved value

3、底层实现：
仅复制栈上的指针、长度、容量，不复制堆数据，避免深拷贝性能开销。

5.2 克隆(Clone)

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1、深拷贝：
手动调用clone()方法，复制堆上的数据，适用于需要保留原变量的场景。

2、示例：

let s1 = String::from("hello");
let s2 = s1.clone(); // 深拷贝堆数据，s1 和 s2 均可独立使用

5.3 拷贝(Copy)

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-适用类型：栈上的简单类型（如整型、布尔、字符等），实现了Copy trait。
-特性：赋值或传递时复制值，原变量仍有效（无需移动所有权）。

六 函数与所有权

6.1 参数传递

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-传递堆数据（如 String）时，所有权转移给函数参数，函数结束后参数被丢弃。
-传递栈数据（如 i32）时，复制值，原变量仍可用（因实现Copy）

6.2 返回值

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1、概念
函数返回值会将所有权转移给调用者。

2、示例：
fn gives_ownership() -> String {
    String::from("hello") // 所有权转移给调用者
}
let s = gives_ownership(); // s 获得返回值的所有权

七 参考

  • Rust中文官网——什么是所有权？