Rust所有者被修改了会发生什么？

写C++的时候，指针都在明面上。到了Rust，指针在很多场合都藏了起来。但遗憾的是，它们并不是真的想被遗忘掉，而是在和你躲猫猫，最终你不得不把它们揪出来，游戏才能继续。

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1. 所有者被修改了会发生什么？

先让下面这段看似没有指针代码引出问题：

fn main(){
 let mut x = Box::new("ABC");
 println!("x is {}", x);
 x = Box::new("XYZ");
 println!("x is {}", x);
}

x is ABC

x is XYZ

问题可能你也猜到了：

第1行代码里我们在堆上存放“ABC”的内存，到底泄露了没有？
如果没有，是什么时候释放的？
如何证明？

好吧，还记得《The Rust Programming Language》里的Ownership Rules是这么说的：

Each value in Rust has a variable that’s called its owner.

There can only be one owner at a time.

When the owner goes out of scope, the value will be dropped.

可是此时此刻，即便是权威描述，也难免心生困惑了。

接下来，我们做个实验，尝试回答问题。

2. 利用智能指针的Drop trait

证明的思路是这样：

假设，Rust能正常的进行内存释放；
已知，std::boxed::Box是一个智能指针（结构体）；
而且，std::boxed::Box实现了Drop trait；
那么，实现一个自定义结构体的Drop trait；
接着，观察实例的Owner被修改时std::ops::Drop::drop被调用的时机点；
推理，得出上例中的“ABC”的释放时机；
完毕；

代码如下：

#[derive(Debug)]
struct MyPointer{}

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

fn main(){
 let mut x = MyPointer{};
 println!("x is {:?}", x);
 x = MyPointer{};
 println!("Now x is {:?}", x);
}

输出：

x is MyPointer // 持有的值。

Dropping MyPointer! // Owner被修改时释放值。

Now x is MyPointer // 新持有的值。

Dropping MyPointer! // 持有到花括号结束时释放值。

输出的顺序，即是我们想要的答案：

观察到，drop会在Owner被修改的第一时间被调用；
推理出，字符串“ABC”会在Owner被修改的第一时间被释放掉；

3. std::boxed::Box真正的实现

顺便看下Drop for Box的源码，实现居然是空的：

#[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Box<T> {
 fn drop(&mut self) {
 // FIXME: Do nothing, drop is currently performed by compiler.
 }
}

也不难理解，内置在Rust语言中的所有权机制，的确不应该由Drop trait来操心，否则自己实现Drop的程序员还得操心内存释放的问题，也就太low了。

虽然我们没有亲眼看到Rust释放内存的底层代码，但是能看到drop能在合适的时机点被触发已经足够了。

4. 小结

再回头看Ownership Rules，其实说的还是很精准，可以这么理解：因为当作为Owner的变量被修改后，堆上的值就相当于没有了Owner（突然消失在作用域中），那值自然也就被释放了。

Rust的内存回收的确不用操心，高效且精准。

通过这个例子，再次加深了我对Rust一个不同寻常的印象，就是：Rust变量作用域 <= 花括号作用域。无论是借用的生命周期的检查，还是上例中被修改的所有者，Rust编译器都会对其作用域尽早的进行判定，而不是等待花括号结束。

最后编辑于：2020.09.25 20:23:03