0x00 开篇
在 Rust 中，大部分的值默认都是在 栈 上分配的。如果我想让值在堆上分配，那么最简单的方式就是使用 Box。通过将值装箱使值在堆上分配，然而获得的这个实例 box 也是一个智能指针（Smart Pointer）。本篇文章的阅读时间大约 5 分钟。
0x01 Box 是什么？
Box 属于智能指针（Smart Pointer）的一种，归根结底还是一种结构体，来看它在官方源码内的定义（/allock/boxed.rs）：
pub struct Box<
T: ?Sized,
A: Allocator = Global,
>(Unique<T>, A);
接收一个在编译时可以不确定大小的 T 类型。Unique 表示对类型为 T 的值的唯一引用。也就是表示它唯一的拥有 T 类型的堆分配。来看下代码示例：
// 在堆上分配内存，然后将 20 放入。
let a: Box<i32> = Box::new(20);
0x02 Box 的特点
Box 结构体实现了Deref trait。我先来介绍下 Deref，来看官方源码的定义（core/ops/deref.rs）：
#[lang = "deref"]
#[doc(alias = "*")]
#[doc(alias = "&*")]
pub trait Deref {
// 解引用后的结果类型
type Target: ?Sized;
// 获取解引用后的值
fn deref(&self) -> &Self::Target;
}
我们可以通过注解了解到，它的作用等同于 * 或者 &* （&*是是对原始指针的解引用，暂时了解即可）。当然，我们可以使用 * 操作符来对 Box 类型的指针进行解引用，也可以调用 deref 方法解引用。示例代码如下：
fn main() {
// 在堆上分配内存，然后将 20 放入。
let a: Box<i32> = Box::new(20);
// 解引用
let b = a.deref();
let c = *a;
println!("使用 deref() 解引用: {}", b);
println!("使用 * 解引用: {}", c);
}
// 运行结果:
// 使用 deref() 解引用: 20
// 使用 * 解引用: 20
0x03 智能指针有哪些？
Rust 标准库中提供了多种智能指针类型，包括我们前面介绍的 Rc<T> 和 Arc<T>，也都是智能指针。
简单列举下常用的智能指针吧：
Box<T>：用于在堆上分配内存并存储值，拥有所有权和移动语义。Rc<T>：用于多个所有者之间共享值，基于引用计数实现，支持clone操作。Arc<T>：类似于Rc<T>，但是是线程安全的，可以跨线程共享值。Cell<T>和RefCell<T>：用于在不可变类型中提供可变性，支持借用和借用检查。（后面章节会介绍）Mutex<T>和RwLock<T>：用于在线程间共享可变数据，支持同步和互斥操作。（后面高级章节会介绍）
0x04 Box 和 &T 的异同
Box<T> 类型和 &T 类型都是 Rust 中的引用类型，那他们有什么区别和共同点呢？
相同点
- 都用于引用其他类型的值，而不是直接拥有这些值的所有权；
- 都可以避免在函数调用或数据传递中产生所有权转移的问题，从而实现数据共享和避免内存泄漏；
- 都支持 Rust 的借用机制，可以用于避免数据竞争和提高代码安全性。
不同点
Box<T>类型是一个智能指针类型，用于在堆上分配内存并存储值，拥有所有权和移动语义。因此，使用Box<T>类型时需要使用*运算符或者deref()方法 对其进行解引用，才能访问其中存储的值。而&T类型是一个引用类型，用于引用其他值的地址，因此不需要进行解引用操作。Box<T>类型的大小是固定的，因为它只存储一个指针，而指针的大小是固定的。而&T类型的大小是与所引用的值的大小相关的，因为它存储的是一个指向值的指针，比如一些胖指针。Box<T>类型在创建后会分配一块新的内存，因此需要显式地释放它所拥有的资源。而&T类型只是引用其他类型的值，不需要管理内存。
应用场景
那我们如何分辨使用场景呢？当需要在堆上分配内存并拥有所有权时，可以使用 Box<T> 类型；当需要引用其他类型的值时，可以使用 &T 类型。其实更负责的场景下，还需要具体情况具体分析了。
0x05 小结
本文简单介绍了下 Box<T> 的使用，以及智能指针的类型吧。重点比较了 Box<T> 类型和 &T 类型的异同， Box<T> 的使用频率不如栈上分配的值和引用类型高，但它在某些情况下仍然是必要的。
