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Rust?編程語言中的所有權(quán)ownership詳解

更新時間：2023年02月16日 08:18:03 作者：京東零售?王夢津

這篇文章主要介紹了Rust?編程語言中的所有權(quán)ownership詳解的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

I. 前言

Rust，不少程序員的白月光，這里我們簡單羅列一些大牛的評價。

Linus Torvalds：Linux內(nèi)核的創(chuàng)始人，對Rust的評價是：“Rust的主要優(yōu)點(diǎn)是代碼的安全性和速度，很難在C++中實(shí)現(xiàn)這種安全性，而且Rust編譯器會捕獲很多C++難以發(fā)現(xiàn)的錯誤”。

Brian Kernighan：C語言的創(chuàng)始人之一，對Rust的評價是：“Rust是一門非常強(qiáng)大的程序語言，在資源管理、內(nèi)存安全、多線程等方面具有很強(qiáng)的能力”。

Rob Pike：Go語言的創(chuàng)始人之一，對Rust的評價是：“Rust是一門很有前途的語言，它將許多最佳實(shí)踐和先進(jìn)技術(shù)整合在了一起，是未來系統(tǒng)編程的重要選擇”。

越來越多大學(xué)的課程設(shè)計(jì)中也將rust作為了一個選項(xiàng)，

比如獲得國家精品課程的清華大學(xué)的操作系統(tǒng): <? ?http://rcore-os.cn/rCore-Tutorial-Book-v3/??>

如果上面這些讓你對rust感興趣了的話，可以移步官方學(xué)習(xí)鏈接：<? ?https://doc.rust-lang.org/book/??>

II. Rust Ownership概述

這篇文章我們介紹一下rust的一個核心概念 ownership

Ownership是Rust語言的一個核心概念，它決定了一個值在程序中的生命周期以及對其訪問權(quán)限的限制。Rust的Ownership有以下幾個特點(diǎn)：

Rust有嚴(yán)格的內(nèi)存安全性：Ownership規(guī)則決定了在程序中每一個值的生命周期，因此在Rust程序中不存在內(nèi)存泄漏和數(shù)據(jù)競爭問題。

Rust是一種靜態(tài)語言：在編譯階段就可以確定程序中每一個值的生命周期，因此程序的性能是非常穩(wěn)定的。

明確的資源管理：Ownership規(guī)則決定了程序中的資源如何被分配，釋放和管理，因此程序員不必手動進(jìn)行內(nèi)存管理。

總的來說，Rust的Ownership提供了一種通過明確的規(guī)則管理內(nèi)存和資源的方式，從而避免了許多常見的編程錯誤，使程序員能夠開發(fā)出更安全，高效，可靠的程序。

III. Ownership的代碼實(shí)踐

// Rust代碼
fn main() {
let v = vec![1, 2, 3];
let _v2 = v;
println!("{:?}", v);
}

上面的 Rust 代碼會產(chǎn)生編譯錯誤，因?yàn)樵?Rust 中一個變量只能有一個所有者。在本代碼中，當(dāng)將 v 賦值給變量 v2 時，v 就不再擁有它分配的內(nèi)存，所以 v 不能被使用。相比之下，C++代碼是這樣的：

#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
std::vector<int> v = {1, 2, 3};
std::vector<int> v2 = v;
std::cout << v[0] << std::endl;
return 0;
}

這段 C++ 代碼不會產(chǎn)生任何錯誤，即使 v 被賦值給 v2，v 仍然可以被使用。這是因?yàn)?C++ 使用垃圾回收機(jī)制，它在運(yùn)行時才檢測到內(nèi)存問題，而 Rust 使用編譯期所有權(quán)管理機(jī)制，可以在編譯階段發(fā)現(xiàn)內(nèi)存問題，更安全。

IV. Ownership與內(nèi)存管理

首先和c++相比

C++不提供類似于Rust Ownership的特性主要是因?yàn)镃++語言的歷史和設(shè)計(jì)目標(biāo)的差異。C++在更早的時代就已經(jīng)存在，并且它的目標(biāo)是在C語言的基礎(chǔ)上增加面向?qū)ο缶幊痰闹С?。它的目?biāo)是提供最大的靈活性和可控性，以便開發(fā)人員可以最大限度地利用系統(tǒng)資源和高效的底層操作。因此，在C++中，內(nèi)存管理的責(zé)任主要在開發(fā)人員的身上。

而Rust語言則在現(xiàn)代編程語言中引入了Ownership概念，其目標(biāo)是通過對內(nèi)存管理和資源管理的嚴(yán)格限制來提高代碼的安全性和可靠性。在Rust語言中，Ownership機(jī)制可以防止很多常見的編程錯誤，例如懸空指針、數(shù)組越界、使用已釋放的內(nèi)存等。因此，如果C++也想要實(shí)現(xiàn)類似的特性，那么它必須從語言設(shè)計(jì)的角度進(jìn)行許多改變，而這在當(dāng)前已經(jīng)有大量C++代碼存在的情況下是很困難的。

總之，C++和Rust語言的內(nèi)存管理和Ownership特性之間的差異主要是由于兩種語言的歷史和目標(biāo)不同導(dǎo)致的。C++更注重開發(fā)人員的靈活性和可控性。