智能指针

智能指针是这样的一些数据结构:
- 行为和指针类似
- 有额外的元数据和功能
引用计数（reference counting）智能指针类型
- 通过记录所有者的数量，使一份数据被多个所有者同时持有
- 并在没有任何所有者时自动清理数据
引用和智能指针的其它不同
- 引用：只借用数据
- 智能指针：很多时候都拥有它所指向的数据
智能指针的例子
- string和 vec
- 都拥有一片内在区域，且允许用户对其操作
- 还拥有元数据（例如容量等）
- 提供额外的功能或保障（string保障其数据是合法的utf-8编码）
智能指针的实现
- 智能指针通常使用struct实现，并且实现了：
  - deref 和 drop这两个trait
- deref trait: 允许智能指针struct的实例像引用一样使用
- drop trait：允许你自定义当智能指针实例走出作用域时的代码

本章内容

介绍标准库常见的智能指针
- Box: 在heap内在上分配值
- Rc: 启用多重所有权的引用计数类型
- Ref和refmut,通过Refcell访问：在运行时而不是编译时强制借用规则的类型
此外：
- 内部可变模式（interior mutability pattern）:不可变类型暴露出可修改其内部值的api
- 引用循环（reference cycles）:它们如何泄露内在，以及如何防止其发生。

使用Box来指向Heap上的数据

Box
- 最简单的智能针指针
  - 允许你在heap上存储数据（而不是stack）
  - stack上是指向heap数据的指针
  - 没有性能开销
  - 没有其它额外功能
  - 实现了deref trait 和 drop trait
- 常用场景
  - 在编译时，某类型的大小无法确定。但使用该类型时，上下文却需要知道它的确切大小。
  - 当你有大量数据，想移交所有权，但需要确保在操作时数据不会被复制
  - 使用某个值时，你只关心它是否实现了特定的trait，而不关心它的具体类型
```
fn main() {
    let b = Box::new(5);
    println!("b = {}", b);
}
```
- 使用box赋能递归类型
  - 在编译时，Rust需要知道一个类型所占的空间大小
  - 而递归类型的大小无法在编译时确定
  - 但Box类型的大小确定
  - 在递归类型中使用Box就可解决上述问题
  - 函数式语言中的Cons List
- 关于 Cons List
  - Cons List 是来自Lisp语言的一种数据结构
  - Cons List 里每个成员由两个元素组成
    - 当前项的值
    - 下一个元素
  - Cons List里最后一个成员只包含Nil值，没有下一个元素
- Cons List不是最常用的集合
  - Vec 是更好的选择
  - 创建一个Cons List
```
enum List {
    Cons(i32, List),
    Nil,
}

fn main() {}
    enum Message {
    Quit,
    Move { x: i32, y: i32 },
    Write(String),
    ChangeColor(i32, i32, i32),
}

fn main() {}
```
使用Box来获得确定大小的递归类型
- Box是一个指针，Rust知道它需要多少空间，因为：
  - 指针的大小不会基于它指向的数据的大小变化而变化
- Box
  - 只提供了“间接”存储和heap内存分配的功能
  - 没有其它额外功能
  - 没有性能开销
  - 适用于需要“间接”存储的场景，例如Cons List
  - 实现了Deref trait 和 Drop trait

Rust(十五)-智能指针

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使用Box来指向Heap上的数据