正式开始

指针和引用

指针是一个持有内存地址的值，可以通过解引用来访问它指向的内存地址，理论上可以解引用到任意数据类型；
引用是一个特殊的指针，它的解引用访问是受限的，只能解引用到它引用数据的类型，不能用作它用

智能指针

智能指针是一个表现行为很像指针的数据结构
除了指向数据的指针外，它还有元数据以提供额外的处理能力
智能指针一定是一个胖指针，但胖指针不一定是一个智能指针

定义

在 Rust 中，凡是需要做资源回收且实现了 Deref/DerefMut/Drop的数据结构都是智能指针

智能指针 String 和胖指针&str 的区别

String 多一个 capacity 字段
String 对堆上的值有所有权，而 &str 是没有所有权的

智能指针与结构体的区别

String 是用结构体定义的

pub struct String {
    vec: Vec<u8>,
}

String 实现了 Deref 和 DerefMut，这使得它在解引用的时候，会得到 &str。普通的结构体并不一定实现
String 需要为其分配的资源做相应的回收。它内部使用了 Vec，所以可以依赖 Vec 的能力来释放堆内存

在堆上创建内存的 Box

Rust 中最基本的在堆上分配内存的方式，绝大多数其它包含堆内存分配的数据类型，内部都是通过 Box 完成的
Box<T> 的定义里，内部是一个 Unique<T>，它是一个私有的数据结构，我们不能直接使用，它包裹了一个 *const T 指针，并唯一拥有这个指针
堆上分配内存的 Box<T> 其实有一个缺省的泛型参数 A，就需要满足 Allocator trait，并且默认是 Global
可以使用 #[global_allocator] 标记宏，定义你自己的全局分配器
可以实现 GlobalAlloc trait 来撰写自己的全局分配器，它和 Allocator trait 的区别，主要在于是否允许分配长度为零的内存

Cow<'a, B>

Cow 是 Rust 下用于提供 写时克隆（Clone-on-Write） 的一个智能指针，它跟 虚拟内存管理的写时复制（Copy-on-write） 有异曲同工之妙
包裹一个只读借用，但如果调用者需要所有权或者需要修改内容，那么它会 clone 借用的数据


pub enum Cow<'a, B> where B: 'a + ToOwned + ?Sized {
  Borrowed(&'a B),
  Owned(<B as ToOwned>::Owned),
}

它是一个 enum，可以包含一个对类型 B 的只读引用，或者包含对类型 B 的拥有所有权的数据


pub trait ToOwned {
    type Owned: Borrow<Self>;
    #[must_use = "cloning is often expensive and is not expected to have side effects"]
    fn to_owned(&self) -> Self::Owned;

    fn clone_into(&self, target: &mut Self::Owned) { ... }
}

pub trait Borrow<Borrowed> where Borrowed: ?Sized {
    fn borrow(&self) -> &Borrowed;
}

type Owned: Borrow<Self> 是一个带有关联类型的 trait

MutexGuard<T>

通过 Deref 提供良好的用户体验
通过 Drop trait 来确保，使用到的内存以外的资源在退出时进行释放

MutexGuard这个结构是在调用 Mutex::lock 时生成的

pub fn lock(&self) -> LockResult<MutexGuard<'_, T>> {
    unsafe {
        // 取得锁资源，如果拿不到，会在这里等待
        self.inner.raw_lock();
        // 如果拿到了，会把 Mutex 结构的引用传递给 MutexGuard
        MutexGuard::new(self)
    }
}

新鲜知识点

自己写内存分配时不能使用 println!()

a. 因为 stdout 会打印到一个由 Mutex 互斥锁保护的共享全局 buffer 中，这个过程中会涉及内存的分配，分配的内存又会触发 println!()，最终造成程序崩溃。

b. 而 eprintln! 直接打印到 stderr，不会 buffer
在使用 Box 分配堆内存的时候要注意

a. Box::new() 是一个函数，传入它的数据会出现在栈上，再移动到堆上

b. 如果我们的 Matrix 结构不是 505 个字节，是一个非常大的结构，就有可能出问题
```
fn main() {
    // 在堆上分配 16M 内存，但它会先在栈上出现，再移动到堆上
    let boxed = Box::new([0u8; 1 << 24]);
    println!("len: {}", boxed.len());
}
```

一个类型还可以被借用成不同的引用

use std::borrow::Borrow;
fn main() {
    let s = "hello world!".to_owned();
    // 这里必须声明类型，因为 String 有多个 Borrow<T> 实现
    // 借用为 &String
    let r1: &String = s.borrow();
    // 借用为 &str
    let r2: &str = s.borrow();
    println!("r1: {:p}, r2: {:p}", r1, r2);
}

三种分发手段

a. 使用泛型参数做静态分发

b. 使用 trait object 做动态分发

c. 根据 enum 的不同状态来进行统一分发

15｜数据结构：这些浓眉大眼的结构竟然都是智能指针？

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指针和引用

智能指针

定义

智能指针 String 和胖指针&str 的区别

智能指针与结构体的区别

在堆上创建内存的 Box

Cow<'a, B>

MutexGuard<T>

新鲜知识点

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15｜数据结构：这些浓眉大眼的结构竟然都是智能指针？

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指针和引用

智能指针

定义

智能指针 String 和 胖指针&str 的区别

智能指针与结构体的区别

在堆上创建内存的 Box

Cow<'a, B>

MutexGuard<T>

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智能指针 String 和胖指针&str 的区别