所有权

概述

• 所有权是 Rust 最核心的内存管理机制。
• 与垃圾回收（GC）和手动内存管理不同，Rust 在编译时通过所有权规则确保内存安全。

内存管理

• 程序必须安全有效地管理内存，包括申请和释放空间。

所有权规则

1. 每个值都有一个所有者。
2. 一个值在任意时间点只能有一个所有者。
3. 当所有者超出作用域时，值将被丢弃。

栈与堆

• 栈：后进先出的数据结构，存储固定大小的数据，分配和回收速度快。
• 堆：灵活的内存分配，存储大小可变的数据，分配和回收速度慢。

变量作用域

• 作用域定义了变量的生命周期。

String 类型

• String 是动态字符串类型，存储在堆上，可动态扩展。

转移所有权

• 将一个值从一个变量转移到另一个变量时，所有权发生转移。

转移所有权示例

let s1 = String::from("hello");
let s2 = s1; // s1 的值移动到 s2，s1 不再有效

克隆（深拷贝）

• 使用 clone 方法可以创建堆上数据的深拷贝。

克隆示例

let s1 = String::from("hello");
let s2 = s1.clone(); // 创建 s1 的深拷贝

拷贝（浅拷贝）

• 基本类型通过值拷贝赋值，存储在栈上。

拷贝示例

let x = 5;
let y = x; // x 的值被拷贝到 y，x 仍然有效

函数传值与返回

• 函数参数传递和返回值也会涉及所有权的转移或复制。

函数传值示例

fn takes_ownership(some_string: String) {
    println!("{}", some_string);
} // some_string 离开作用域并被丢弃

fn makes_copy(some_integer: i32) {
    println!("{}", some_integer);
} // some_integer 离开作用域，没有特殊操作

函数返回值

• 函数返回值也有所有权，可以被移动或复制。

函数返回值示例

fn gives_ownership() -> String {
    let some_string = String::from("hello");
    some_string // 返回值移动给调用者
}

fn takes_and_gives_back(a_string: String) -> String {
    a_string // 返回传入的字符串
}

总结

• 所有权是 Rust 确保内存安全的核心机制。
• 理解栈和堆对掌握所有权至关重要。
• 所有权规则简单明了，但需要实践来加深理解。
• 通过 clone 方法可以创建深拷贝，但应谨慎使用以避免性能问题。
• 函数的参数传递和返回值遵循所有权规则。