Rust常用特型之Drop特型.md在Rust標準庫中，存在很多常用的工具類特型，它們能幫助我們寫出更具有Rust風格的代碼。

今天，我們主要學習Drop特型。

（注：本文更多的是對《Programing Rust 2nd Edition》的自己翻譯和理解，并不是原創(chuàng)）

一、什么是Drop

當一個值不再擁有owner時(在Rust中每個值都有一個owner，并且最多只有一個owner)，我們說Rust釋放/清理(Drop)了該值。釋放一個值通常意味著也需要一并釋放它占用的其它資源，例如堆存儲。釋放可以發(fā)生在多種場合：例如變量超出作用域，表達式語句的結尾，截斷一個向量并移除末尾的值等。

接下來的內容中，清理和釋放表達的是同一個含義，均為drop的意思。

通常情況下，Rust會自動為你清理值。例如如下代碼：

struct Appellation {
  name: String,
  nicknames: Vec<String>
}

這里我們來復習一下Vec<T>的有關知識。

一個Vec<T>由三個值構成, 第一個值是指針，它指向在堆上為元素分配的緩沖區(qū)。 該緩沖區(qū)由Vec<T>本身擁有。第二值是緩沖區(qū)的容量Cap。第三個值是當前元素的個數length。它是一個胖指針。當緩沖區(qū)的大小達到它的容量時，再增加元素會重新分配一個更大的緩沖區(qū)，并將原來的元素復制過去，同時更新向量的指針，容量和長度值，最后釋放舊的緩沖區(qū)。

一個Appellation對象即包含了堆上的字符串內容（對應的name字段），又包含了堆上的向量元素緩沖區(qū)（對應nicknames字段）。當這個對象釋放時，Rust會小心清理所有資源，并不需要你自己做任何處理。然而，如果你愿意，你也可以通過實現std::ops::Drop特型來自定義你的類型的清理方式這里為什么有個你的類型呢？因為Rust不允許特型和類型都是外部的，必須有一個是本地的。此時Drop特型已經是外來的（相對于你的代碼），因此類型必須是本地定義的。

Drop特型的定義為:

trait Drop {
  fn drop(&mut self);
}

個人理解，未必正確

我們可以看到，該特型僅有一個drop函數，注意它的參數類型是&mut，因為我們要做相關清理工作，因此必須是可變的。如果參數是mut self會怎么樣？那么相當于值轉移到本函數中了，在本函數處理完畢后該值的owner就不存在了，此時又到了調用drop的場景，從而形成無限循環(huán)，所以參數類型必定為&mut。

二、Drop特型的實現

當一個值被清理時，如果它實現了Drop特型，那么Rust會自動調用它的drop方法。該調用發(fā)生在清理它的內部元素或者字段之前。這說明用戶自定義的drop函數有第一優(yōu)先權。當然這種隱匿調用也是調用drop函數的唯一方式，如果你手動調用它，那么Rust會標記為一個錯誤。

這里也印證了上面提到的drop函數的參數類型&mut，因為發(fā)生在清理它的內部元素之前，所以該值在此時必須保留，所以不能是mut self。也正因為如此，這個值一定是初始化過的（應該是變量初始化過）。

上面Appellation類型的一個示例Drop實現代碼為:

impl Drop for Appellation {
  fn drop(&mut self) {
    print!("Dropping {}", self.name);
    if !self.nicknames.is_empty() {
    	print!(" (AKA {})", self.nicknames.join(", "));
    }
    println!("");
  }
}

假定實現為上述代碼，那么我們可以接下來寫一段測試代碼：

{
  let mut a = Appellation {
    name: "Zeus".to_string(),
    nicknames: vec!["cloud collector".to_string(),
    "king of the gods".to_string()]
  };
  println!("before assignment");
  a = Appellation { name: "Hera".to_string(), nicknames: vec![]};
  println!("at end of block");
}

那么運行得到的結果是什么呢？我們一行一行來分析代碼：

• 1-6行，定義了一個類型為 Appellation 的mut變量a ,它的值在定義時已經初始化了
• 第7行，打印開始重新賦值信息before assignment并換行。
• 第8行，將a重新賦值，此時a原來的值被拋棄了，沒有owner了，因此符合清理的條件，Rust會自動對其進行清理，在該值上調用drop函數
• drop函數首先打印值的name，這里應該是Dropping Zeus。注意這里是print!，未換行。
• 接下來，因為nicknames不為空，將它的元素使用,連接起來，所以應該為 (AKA cloud collector,king of the gods)。注意這里是print!，未換行，因此是接在Dropping Zeus之后。
• 接下來println!("");目的是產生換行。
• drop函數調用完畢，接下來回到示例代碼第9行，打印at end of block。
• 第10行，示例代碼結束，變量a超過作用域，在此釋放，也會調用其drop函數。
• 再次回到drop函數，打印對象名稱，此時應該為Dropping Hera。
• 因為第二個Appellation值的nicknames字段為空向量，所以不再打印AKA相關。
• 再次換行。

最終輸出結果為:

before assignment
Dropping Zeus (AKA cloud collector, king of the gods)
at end of block
Dropping Hera

上面的代碼中，類型為Appellation的變量a前后有兩個不同的值，因此觸發(fā)了兩次清理。第一次清理發(fā)生在重新賦值時，此時第一個值被拋棄，變成了無owner，所以觸發(fā)清理。第二次發(fā)生在代碼塊結束 ，此時a超出作用域，也觸發(fā)清理。

可以看到，我們的清理并沒有清除掉內部元素占用的資源，這是Rust會在接下來自動處理的，我們的工作主要是作一些額外的處理。

針對這個問題，書中已經給了明確答案。Rust自動清理內部元素，而內部元素也會自動清理自己。例如Vec類型也實現了Drop特型，它會清理掉它的內部元素并釋放它占用的堆上的緩沖區(qū)。字符串內部使用Vec<u8>來保存它的文本，因此字符串并不需要自己實現Drop特型（Vec<T>實現了就可以），向量本身來處理這些字符的釋放。相同的原則應用于Appellation值，向量的Drop實現會自動釋放它的元素。對于 Appellation值本身，它也有一個owner，它可以是本地臨時變量或者某些數據結構，這個變量對釋放它負責。

注意：

當一個變量的值被移走時，該變量就是未初始化的，因此在超過作用域時并不會觸發(fā)drop，沒有值需要清理。切記，清理的是值不是變量。

下面的一段代碼：

let p;
  {
  let q = Appellation { name: "Cardamine hirsuta".to_string(),
  			nicknames: vec!["shotweed".to_string(),"bittercress".to_string()] };
  if complicated_condition() {
  	p = q;
  }
}
println!("Sproing! What was that?");

根據complicated_condition返回值的不同，p或者q其中的一個在代碼結束時會擁有這個Appellation值，另一個變量是未初始化。這也決定了他們是在最后的println!之前還是之后drop（這是因為q的作用域在println!之前結束而p的作用域在這之后結束）。雖然在Rust中一個值可以從一個變量移到另一個變量，但是只會清理一次。

通常情況下，你不需要給自己定義的類型實現Drop特型，除非它擁有了Rust所不能自動處理的資源。例如，在Unix系統(tǒng)中，Rust標準為使用如下的內部結構來代表操作系統(tǒng)文件描述：

struct FileDesc {
  fd: c_int,
}

其中fd字段代表的文件描述數字在程序結束的時候應該關掉。標準庫因此為之實現了Drop特型來關掉它。

impl Drop for FileDesc {
  fn drop(&mut self) {
    let _ = unsafe { libc::close(self.fd) };
  }
}

這里，libc::close是C語言庫的close函數的Rust名字，Rust只能在unsafe代碼塊中調用C語言的函數。

知識點：

如果一個類型實現了Drop特型，那么它不能再實現Copy特型。如果一個類型是Copy類型，那么意味著簡單的字節(jié)復制就夠了，這樣可能會導致兩個變量會擁有同一塊數據。但是如果兩個變量都面臨清理時，相同的數據就會清理兩次，這是一個錯誤。就好像上面的FileDesc例子，如果它實現了Copy特型，那么另一個變量也會關閉相同的fd數字，顯然這是一個錯誤。

進一步思考，如果把Copy換成Clone呢？經過測試是沒有問題的。

use std::ops::Drop;
// A unit struct without resources
#[derive(Debug, Clone)]
struct Unit;

impl Drop for Unit {
    fn drop(&mut self) {
        println!("in drop");
    }
}

fn main() {
    let a = Unit;
    let b = a.clone();
    println!("over:{:?}",b);
}

運行結果為:

over:Unit
in drop
in drop

有人說那如果把FileDesc設計為實現Clone特型不一樣么？其實還真不一樣，因為fd字段的排它性，所以把它設計為Clone是錯誤的。只有可以復制的資源才能設計為實現Clone特型，這個問題其實是Clone特型的設計問題了，而不是Drop特型的問題。

有人說如果兩個變量都包含對同一塊數據的引用，那么是不是清理兩次呢？顯然不是，引用不擁有值，不會觸發(fā)清理。

標準前置還包含了一個drip函數用來清理一個值，但是它的定義相當魔幻：

fn drop<T>(_x: T) { }

從代碼中可以看出，它接收一個值并且獲得了該值的owner。在函數結束時_x超出了作用域而會被Rust正常的清理掉。這里只是提供了一個便利功能，并不是手動調用值的drop函數。

到此這篇關于Rust常用特型之Drop特型的文章就介紹到這了,更多相關Rust Drop特型內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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