让Rust中的盒式指针使递归类型成为可能

概述

指针是一个通用的编程概念，指的是在内存中包含一个地址的变量。在Rust中，除了普通的指针之外，我们还有智能 指针。智能 指针是一种数据结构，它不仅可以作为一个指针，而且还具有额外的元数据和能力。盒式 指针是Rust中智能指针的一种。

盒式指针

盒式指针允许你在堆上而不是在栈上存储数据。留在堆栈上的是指向堆 数据的指针。

let ptr = Box::new(25);

除了将数据存储在堆以外的堆上，Box没有任何其他功能。我们在以下情况下使用Box

• 当你有一个在编译时无法知道大小的类型，而你想在一个需要精确大小的上下文中使用该类型的值时
• 如果你有大量的数据，而你想转移所有权，但要确保在转移时数据不会被复制。
• 当你想拥有一个值，而你只关心它是一个实现了特定特征的类型，而不是一个特定的类型时

使用盒子类型来存储数据

正如我们上面所讨论的，盒子 类型是用来在堆上而不是在栈上存储数据的。指向堆上数据的指针确实被存储在堆上。这里有一个例子来更好地解释它。

fn main() {
    let ptr = Box::new("hello");
    println!("The pointer points to data : {}", ptr);
}

在上面的例子中，有一个变量ptr存储了一个指向字符串 "hello "的盒子 指针。字符串 "hello "在堆上，盒子指针 **ptr**是在堆栈上。

The pointer points to data : hello

ptr变量拥有盒子的指针，因此所有权的规则也适用于它。随着主方法的结束，ptr盒式指针所指向的内存将被释放，堆栈上的盒式指针也将被释放。

使用盒式指针的递归类型

在任何编程语言中，编译器需要知道任何数据类型所占用的空间。这对Rust编译器来说也是一样的，但在递归 类型的情况下，这就相当困难了。递归 类型是一种类型，其中的值可以作为自身的一部分拥有另一个相同类型的值。所以编译器不知道在编译时要为这种数据类型分配多少内存。这里有一个例子可以更好地解释它。

enum RecType {
    Cons(i32, Rectype),
    Nil,
}

这里，RecType是一个递归枚举，它有一个变体，与一个元组 *（i32，RecType）*相关。这个元组包含一个i32值和一个相同类型的值，即RecType。所以，在这种情况下，编译器在编译时为 RecType分配空间变得很困难。

为了克服这个问题，我们可以使用盒式 指针。由于我们可以在编译时知道 盒式指针所需的空间，我们可以在元组内使用一个盒式 指针，它将指向一个RecType类型的值。这里有一个例子可以更好地告诉你。

enum RecType {
    Cons(i32, Box<RecType>),
    Nil,
}

现在，这将毫无问题地进行编译。这个递归 类型可以通过下面的图来理解。

递归类型

现在编译器知道要为 RecType分配多少空间，因为我们知道RecType枚举中每个变量的大小。下面是我们如何使用这个RecType来递归存储数据。

use crate::RecType::{Cons, Nil};

fn main() {
    let data = Cons(1, Box::new(Cons(2, Box::new(Cons(3, Box::new(Nil))))));
}

以上就是关于Rust中盒式指针的全部内容。