阶段二：所有权与引用

核心概念

1. 所有权（Ownership）

   • 规则：
     • Rust中每个值有且只有一个所有者（Owner）
     • 当所有者离开作用域，值会被自动释放
     • 赋值操作（如let a = b）可能转移所有权（Move）而非复制
   • 示例：

     let s1 = String::from("hello"); // s1拥有字符串
     let s2 = s1;                    // 所有权转移给s2
     // println!("{}", s1);          // 错误！s1不再有效
     

2. 借用（Borrowing）

   • 通过引用（&）借用数据，不获取所有权
   • 规则：
     • 同一时间，要么只能有一个可变引用（&mut），要么有多个不可变引用（&）
     • 引用必须始终有效（悬垂引用禁止）
   • 示例：

     let mut s = String::from("hello");
     let r1 = &s;       // 不可变引用
     let r2 = &s;       // 允许第二个不可变引用
     // let r3 = &mut s; // 错误！已有不可变引用存在
     

3. 生命周期（Lifetime）

   • 确保引用始终指向有效数据
   • 编译器会自动推断大多数情况，复杂场景需要手动标注

练习题

题目1：计算字符串长度的函数

fn calculate_length(s: &String) -> usize {
    s.len() // 返回长度，不获取所有权
}

fn main() {
    let s = String::from("ownership");
    let len = calculate_length(&s);
    println!("'{}'的长度是{}", s, len); // 正确：s仍有效
}

题目2：触发所有权错误

fn main() {
    let s1 = String::from("hello");
    let s2 = s1;            // 所有权转移
    println!("{}", s1);     // 故意触发错误
}

• 编译后会看到错误信息：borrow of moved value: 's1'
• 修复方法：使用克隆（let s2 = s1.clone();）

题目3：结构体与方法

struct Person {
    name: String,
    age: u8,
}

impl Person {
    // 方法：不可变借用
    fn introduce(&self) {
        println!("我叫{}，今年{}岁", self.name, self.age);
    }

    // 方法：可变借用修改年龄
    fn birthday(&mut self) {
        self.age += 1;
    }
}

fn main() {
    let mut bob = Person {
        name: String::from("Bob"),
        age: 30,
    };
    bob.introduce();    // 输出：我叫Bob，今年30岁
    bob.birthday();     // 修改年龄
    bob.introduce();    // 输出：我叫Bob，今年31岁
}

常见问题解决

1. 错误：cannot borrow 'x' as mutable more than once at a time

   • 原因：同时存在多个可变引用
   • 修复：限制作用域

     let mut s = String::from("hello");
     {
         let r1 = &mut s;
     } // r1离开作用域
     let r2 = &mut s; // 允许
     

2. 错误：missing lifetime specifier

   • 原因：结构体包含引用但未指定生命周期
   • 修复（后续阶段会深入）：

     struct Book<'a> {
         title: &'a str, // 显式标注生命周期
     }