理解Rust语言的所有权以及借用、引用、切片。

Rust

Rust由Mozilla基金会开发，没有虚拟机和垃圾回收，却又提供了内存安全，有着媲美C/C++的性能，又同时支持命令式函数式编程以及泛型等便利。优雅（上层抽象）和高性能（底层控制）往往是鱼和熊掌不可兼得，但Rust试图挑战这一矛盾。允许你做带垃圾回收的语言（例如Java）做不到的事，比如控制底层。而同时又避免了比如空指针，野指针在内的（例如C/C++）的问题。它被用于开发浏览器引擎(Servo)，操作系统(Redox OS)，并且特别适合开发WebAssembly和嵌入式，以及高性能的Web服务。

本文介绍Rust语言中和其它语言相比一个非常重要的特性所有权(Ownership)以及其相关的借用(Borrowing)，引用(References)，切片(Slice)的理解和使用。这个特性保证了Rust不需要垃圾回收以及强大的内存安全，同时还能在多线程编程中带来好处。

所有权(Ownership)

废话不多说，先看代码:

let a = 5;
let b = a;
println!("a->{}, b->{}", a, b);

上面的代码会打印出a->5, b->5，和直觉（其它语言）相同。
a和b是i32类型，属于基础数据类型，存储在栈上。
当把b赋值给a时，会进行拷贝。所以在栈上会有两个5。

但是：

let s1 = String::from("hello");
let s2 = s1;
println!("s1->{}, s2->{}", s1, s2);

上面的代码无法通过编译。因为s1的所有权发生了转移(move)。
在把s1赋值给s2之后，s1就无法再使用了。
s1和s2被存储在栈上，但是hello这个字符串存储在堆上
s1和s2是String类型，String类型不是基础数据类型，它是实际字符串的基本信息，包含了指向堆内存的指针、长度、容量信息。
赋值时，栈上的String即指针，长度、容量被拷贝了，但堆上的hello没有被拷贝。
这样就保证了堆上的内存始终只有一个所有者owner。
Rust会在Owner离开作用域后自动释放Drop它所指向的堆内存。同时避免二次释放带来的内存问题和安全漏洞。

引用(References)和借用(Borrowing)

再看一个函数的例子：

fn main() {
    let s1 = String::from("hello");
    let length = get_length(s1);
    println!("{}",s1);
}

fn get_length(str: String) -> usize {
    str.len()
}

上面的代码无法通过编译，因为s1的所有权被转移到了get_length函数里面。并在出了函数之后就被释放了。
其中一个解决方案是让get_length通过元组tuple同时返回str。此时可以用s1继续接收str，即隐藏shadowing。

我们也可以通过传递引用References来解决这个问题：

fn main() {
    let s1 = String::from("hello");
    let len = get_length(&s1);
    println!("The length of '{}' is {}.", s1, len);
}

fn get_length(str: &String) -> usize {
    str.len()
}

将获取引用作为函数参数称为借用borrowing

可变引用（Mutable References）

如果要在函数内修改借用的值则必须使用可变引用：

fn main() {
    let mut s = String::from("hello");

    change(&mut s);
}

fn change(some_string: &mut String) {
    some_string.push_str(", world");
}

Rust中所有的变量默认是不可变的，不可变代表了安全。
同一作用域中，不可变引用可以有多个，即多个读引用是ok的。但是不能同时存在可变引用和不可变引用。
同一作用域中，可变引用只能有一个，即写引用只能有一个。

这些规则保证了Rust不可能出现悬垂指针（dangling pointer）或空指针（null pointer）异常。也减轻了多线程中的竞争状态（Race conditions）和死锁（Deadlocks）问题

切片(Slice)

三句话说清楚切片Slice：

切片没有所有权，因为它是对数组或者字符串等集合某个区间的不可变引用。
它的作用是，我们想使用集合中某个数据，又怕其他人对集合做了修改（比如清空了集合的元素）时能够提前发现bug。
原理是上一节提到的，同一作用域不能同时存在可变引用和不可变引用。

Rust的缺点

目前发现Rust最大的缺点就是：想写一个能够编译通过的代码实在是太难了，哈哈。

但正是因为Rust拥有强大的编译器，它能够提前把bug扼杀在摇篮里，在编译阶段就拒绝各种各样的bug，从而同时保证程序的性能和安全。