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什么是 Rust 智能指针
Rust 智能指针 (Smart Pointers) 是一种封装原始指针并提供额外功能的数据结构。它们不仅指向内存，还管理数据的生命周期和所有权，常见于 std::ptr 和 std::rc 等模块。
为什么要使用智能指针
- 资源管理：自动释放内存，避免手动操作。
- 所有权共享：允许多个引用访问同一数据。
- 安全性：防止悬垂指针和内存泄漏。
- 灵活性：支持复杂的数据结构（如循环引用）。
常用智能指针类型
Box<T>：
- 单一所有权的堆分配指针。
- 用于将数据移到堆上。
Rc<T>：
- 引用计数指针，允许多所有者。
- 单线程使用。
Arc<T>：
- 原子引用计数指针，多线程安全。
RefCell<T>：
- 提供内部可变性，运行时检查借用。
Mutex<T>和RwLock<T>：
- 线程安全的可变性控制。
智能指针的操作
Box<T>：- 创建：
Box::new。 - 解引用：
*或.。 Rc<T>和Arc<T>：- 克隆：
Rc::clone或Arc::clone。 - 获取引用计数：
Rc::strong_count。 RefCell<T>：- 借用：
borrow（不可变）、borrow_mut（可变）。 Mutex<T>：- 锁定：
lock返回MutexGuard。
智能指针与所有权
Box<T>：独占所有权，离开作用域时释放。Rc<T>和Arc<T>：共享所有权，引用计数为 0 时释放。RefCell<T>：不改变所有权，提供运行时借用检查。- 线程安全：
Arc和Mutex确保并发安全。
代码示例
Box 使用
fn main() {
let b = Box::new(42);
println!("Box value: {}", *b);
} // b 离开作用域，自动释放
运行结果：
Box value: 42
Rc 共享所有权
use std::rc::Rc;
fn main() {
let data = Rc::new(String::from("Hello"));
let data2 = Rc::clone(&data);
println!("Data: {}, Count: {}", data, Rc::strong_count(&data));
println!("Data2: {}", data2);
}
运行结果：
Data: Hello, Count: 2
Data2: Hello
RefCell 内部可变性
use std::cell::RefCell;
fn main() {
let value = RefCell::new(5);
let mut borrowed = value.borrow_mut();
*borrowed += 10;
println!("Value: {}", *value.borrow());
}
运行结果：
Value: 15
Arc 与 Mutex 并发
use std::sync::{Arc, Mutex};
use std::thread;
fn main() {
let counter = Arc::new(Mutex::new(0));
let mut handles = vec![];
for _ in 0..5 {
let counter = Arc::clone(&counter);
let handle = thread::spawn(move || {
let mut num = counter.lock().unwrap();
*num += 1;
});
handles.push(handle);
}
for handle in handles {
handle.join().unwrap();
}
println!("Counter: {}", *counter.lock().unwrap());
}
运行结果：
Counter: 5
参考资料与出站链接
- 官方文档：
- 学习资源：
- 社区支持：
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