Rust-解引用

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了Rust-解引用。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

“解引用”(Deref)是“取引用”(Ref)的反操作。取引用,我们有&、&mut等操作符,对应的,解引用,我们有操作符,跟C语言是一样的。示例如下:Rust-解引用,Rust,rust,java,开发语言
比如说,我们有引用类型p:&i32;,那么可以用
符号执行解引用操作。上例中,v1的类型是i32,p的类型是&i32,*p的类型又返回i32。

自定义解引用

解引用操作可以被自定义。方法是,实现标准库中的std::ops::Deref或者std::ops::DerefMut这两个trait。

Deref的定义如下所示。DerefMut的唯一区别是返回的是&mut型引用都是类似的,因此不过多介绍了。

Rust-解引用,Rust,rust,java,开发语言
这个trait有一个关联类型Target,代表解引用之后的目标类型。比如,标准库中实现了String向str的解引用转换:

Rust-解引用,Rust,rust,java,开发语言
deref()方法返回的类型是&Target,而不是Target。

如果说有变量s的类型为string,*s的类型并不等于s.deref()的类型。

*s的类型实际上是Target,即str。&*s的类型才是&str。

s.deref()的类型为&Target,即&str。

Rust-解引用,Rust,rust,java,开发语言
比如我们可以这样理解这几个类型:

  • Box是“指针”,指向一个在堆上分配的对象;
  • Vec是“指针”,指向一组同类型的顺序排列的堆上分配的对象,且携带有当前缓存空间总大小和元素个数大小的元数据;
  • string是“指针”,指向的是一个堆上分配的字节数组,其中保存的内容是合法的utf8字符序列。且携带有当前缓存空间总大小和字符串实际长度的元数据。
    以上几个类型都对所指向的内容拥有所有权,管理着它们所指向的内存空间的分配和释放。
  • Rc和Arc也是某种形式的、携带了额外元数据的“指针”,它们提供的是一种“共享”的所有权,当所有的引用计数指针都销毁之后,它们所指向的内存空间才会被释放。

自动解引用

Rust提供的“自动解引用”机制,是在某些场景下“隐式地”“自动地”帮我们做了一些事情。什么是自动解引用呢?下面用一个示例来说明:

Rust-解引用,Rust,rust,java,开发语言
编译,成功。查文档我们可以知道,len()这个方法的签名是:

fn len(&self)->usize

它接受的receiver参数是&str,因此我们可以用UFCS语法调用:

println!("length:{}",str::len(&s));

但是,如果我们使用&&&&&&&&&&str类型来调用成员方法,也是可以的。原因就是,Rust编译器帮我们做了隐式的deref调用,当它找不到这个成员方法的时候,会自动尝试使用deref方法后再找该方法,一直循环下去。

编译器在&&&str类型里面找不到len方法;尝试将它deref,变成&&str类型后再寻找len方法,还是没找到;继续deref,变成&str,现在找到len方法了,于是就调用这个方法。

自动deref的规则是,如果类型T可以解引用为U,即T:Deref,则&T可以转为&U:

自动解引用的用处

用Rc这个“智能指针”举例。Rc实现了Deref:

Rust-解引用,Rust,rust,java,开发语言
它的Target类型是它的泛型参数T。这么设计有什么好处呢?我们看下面的用法:

Rust-解引用,Rust,rust,java,开发语言
我们创建了一个指向string类型的Rc指针,并调用了bytes()方法。这里是不是有点奇怪?

这里的机制是这样的:Rc类型本身并没有bytes()方法,所以编译器会尝试自动deref,试试s.deref().bytes()。

String类型其实也没有bytes()方法,但是string可以继续deref,于是再试试s.deref().deref().bytes()。

这次在str类型中找到了bytes()方法,于是编译通过。

我们实际上通过Rc类型的变量调用了str类型的方法,让这个智能指针透明。这就是自动Deref的意义。

实际上以下写法在编译器看起来是一样的:

Rust-解引用,Rust,rust,java,开发语言
这就是为什么String需要实现Deref trait,是为了让&string类型的变量可以在必要的时候自动转换为&str类型。所以string类型的变量可以直接调用str类型的方法。

比如:

let s =String::from("hello");
let len =s.bytes();

虽然s的类型是string,但它在调用bytes()方法的时候,编译器会自动查找并转换为s.deref().bytes()调用。

所以String类型的变量就可以直接调用str类型的方法了。

同理:Vec类型也实现了Deref trait,目标类型是[T],&Vec类型的变量就可以在必要的时候自动转换为&[T]数组切片类型;Rc类型也实现了Deref trait,目标类型是T,Rc类型的变量就可以直接调用T类型的方法。

&*两个操作符连写跟分开写是不同的含义。以下两种写法是不同的:
Rust-解引用,Rust,rust,java,开发语言
fn joint()是可以直接编译通过的,而fn separate()是不能编译通过的。

因为编译器很聪明,它看到&*这两个操作连在一起的时候,会直接把&*s表达式理解为s.deref(),这时候p只是s的一个借用而已。

而如果把这两个操作分开写,会先执行*s把内部的数据move出来,再对这个临时变量取引用,这时候s已经被移走了,生命周期已经结束。

同样的,let p=&{*s};这种写法也编译不过。

这个花括号的存在创建了一个临时的代码块,在这个临时代码块内部先执行解引用,同样是move语义。

从这里我们也可以看到,默认的“取引用”、“解引用”操作是互补抵消的关系,互为逆运算。但是,在Rust中,只允许自定义“解引用”,不允许自定义“取引用”。

如果类型有自定义“解引用”,那么对它执行“解引用”和“取引用”就不再是互补抵消的结果了。先&后以及先后&的结果是不同的。

有时候需要手动处理

如果智能指针中的方法与它内部成员的方法冲突了怎么办呢?编译器会优先调用当前最匹配的类型,而不会执行自动deref,在这种情况下,我们就只能手动deref来表达我们的需求了。

比如说,Rc类型和String类型都有clone方法,但是它们执行的任务不同。

Rc::clone()做的是把引用计数指针复制一份,把引用计数加1。String::clone()做的是把字符串深复制一份。示例如下:

Rust-解引用,Rust,rust,java,开发语言

智能指针

Rust语言提供了所有权、默认move语义、借用、生命周期、内部可变性等基础概念。但这些并不是Rust全部的内存管理方式,在这些概念的基础上,我们还能继续抽象、封装更多的内存管理方式,而且保证内存安全。

引用计数

到目前为止,我们接触到的示例中都是一块内存总是只有唯一的一个所有者。

当这个变量绑定自身消亡的时候,这块内存就会被释放。

引用计数智能指针给我们提供了另外一种选择:一块不可变内存可以有多个所有者,当所有的所有者消亡后,这块内存才会被释放。

Rust中提供的引用计数指针有std::rc::Rc类型和std::sync::Arc类型。Rc类型和Arc类型的主要区别是:Rc类型的引用计数是普通整数操作,只能用在单线程中;Arc类型的引用计数是原子操作,可以用在多线程中。

这一点是通过编译器静态检查保证的。

首先我们用示例展示Rc智能指针的用法:

Rust-解引用,Rust,rust,java,开发语言
编译运行,结果显示:

$./testvalue :4242address :0x13958abdf200x13958abdf20

这说明,owner1 owner2里面包含的数据不仅值是相同的,而且地址也是相同的。

这正是Rc的意义所在。

从示例中可以看到,Rc指针的创建是调用Rc::new静态函数,与Box类型一致(将来会允许使用box关键字创建)。如果要创建指向同样内存区域的多个Rc指针,需要显式调用clone函数。

请注意,Rc指针是没有实现Copy trait的。

如果使用直接赋值方式,会执行move语义,导致前一个指针失效,后一个指针开始起作用,而且引用计数值不变。

如果需要创造新的Rc指针,必须手工调用clone()函数,此时引用计数值才会加1。

当某个Rc指针失效,会导致引用计数值减1。当引用计数值减到0的时候,共享内存空间才会被释放。

这没有违反我们前面讲的“内存安全”原则,它内部包含的数据是“不可变的”,每个Rc指针对它指向的内部数据只有读功能,和共享引用&一致,因此,它是安全的。

区别在于,共享引用对数据完全没有所有权,不负责内存的释放,Rc指针会在引用计数值减到0的时候释放内存。

Rust里面的Rc类型类似于C++里面的shared_ptr类型,且强制不可为空。

从示例中我们还可以看到,使用Rc访问被包含的内部成员时,可以直接使用小数点语法来进行,与T &T Box类型的使用方法一样。

原因我们在前面已经讲过了,这是因为编译器帮我们做了自动解引用。我们查一下Rc的源码就可以知道:

Rust-解引用,Rust,rust,java,开发语言
可见,Rc类型重载了“解引用”运算符,而且恰好Target类型指定的是T。

这就意味着编译器可以将Rc类型在必要的时候自动转换为&T类型,于是它就可以访问T的成员变量,调用T的成员方法了。因此,它可以被归类为“智能指针”。

下面我们继续分析Rc类型的实现原理。它的源代码在src/liballoc/rc.rs中,Rc类型的定义如下所示:

Rust-解引用,Rust,rust,java,开发语言
其中RcBox是这样定义的:

Rust-解引用,Rust,rust,java,开发语言
其中Shared类型我们暂时可以不用管它,当它是一个普通指针就好。

同时,它实现了Clone和Drop这两个trait。在clone方法中,它没有对它内部的数据实行深复制,而是将强引用计数值加1,如下所示:

Rust-解引用,Rust,rust,java,开发语言
在drop方法中,也没有直接把内部数据释放掉,而是将强引用计数值减1,当强引用计数值减到0的时候,才会析构掉共享的那块数据。

当弱引用计数值也减为0的时候,才说明没有任何Rc/Weak指针指向这块内存,它占用的内存才会被彻底释放。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-804823.html

到了这里,关于Rust-解引用的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处: 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请点击违法举报进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

领支付宝红包 赞助服务器费用

相关文章

  • rust 引用怎么用

    文章会通过三个例子来了解 rust 所有权的机制,都是从应用的角度来说明,rust 所有权底层是如何实现会在后续的内容中介绍。 理解 RUST 所有权规则: RUST 中的每个值都有一个对应的变量作为它的所有者 同一时间内,值有且仅有一个所有者 当所有者离开自己的作用域时,它

    2024年02月16日
    浏览(45)
  • Rust-解引用

    “解引用”(Deref)是“取引用”(Ref)的反操作。取引用,我们有、mut等操作符,对应的,解引用,我们有 操作符,跟C语言是一样的。示例如下: 比如说,我们有引用类型p:i32;,那么可以用 符号执行解引用操作。上例中,v1的类型是i32,p的类型是i32,*p的类型又返回i32。 解引用操作

    2024年01月19日
    浏览(39)
  • Rust 中的引用与借用

    目录 1、引用与借用  1.1 可变引用 1.2 悬垂引用 1.3 引用的规则 2、slice 类型  2.1 字符串字面量其实就是一个slice 2.2 总结 在之前我们将String 类型的值返回给调用函数,这样会导致这个String会被移动到函数中,这样在原来的作用域不可访问了,但是我们功能一个String值得引用,

    2024年02月05日
    浏览(33)
  • rust学习-引用C库

    #[link(name = \\\"...\\\")] 是一个用于链接外部库的属性宏。 可以在 Rust 代码中引入其他语言编写的动态链接库( .so 、 .dll 等文件),从而实现 Rust 和其他语言的互操作。 #[link(name = \\\"...\\\")] 属性宏用于在 Rust 模块中引入标准 C 库(如 math.h 等)和其他外部库。 name 参数用于指定需要链

    2024年02月10日
    浏览(31)
  • 30天拿下Rust之引用

    概述         在Rust语言中,引用机制是其所有权系统的重要组成部分,它为开发者提供了一种既高效又安全的方式来访问和共享数据。引用可以被视为一个指向内存地址的指针,它允许我们间接地访问和操作存储在内存中的数据。与其他语言中的指针不同,Rust中的引用是

    2024年03月10日
    浏览(40)
  • Rust语法:所有权&引用&生命周期

    垃圾回收管理内存 Python,Java这类语言在管理内存时引用了一种叫做垃圾回收的技术,这种技术会为每个变量设置一个引用计数器(reference counter),来统计每个对象的引用次数。 一旦某个对象的引用数为0,垃圾回收器就会择取一个时机将其所占用的空间回收。 以Python为例子

    2024年02月12日
    浏览(54)
  • 【笔记】语言实例比较 2. 两数之和 C++ Rust Java Python

    语言实例比较 2. 两数之和 C++ Rust Java Python 给你两个 非空 的链表,表示两个非负的整数。它们每位数字都是按照 逆序 的方式存储的,并且每个节点只能存储 一位 数字。 请你将两个数相加,并以相同形式返回一个表示和的链表。 你可以假设除了数字 0 之外,这两个数都不会

    2024年01月16日
    浏览(36)
  • rust踩雷笔记(1)——切片传参和解引用赋值

    最近学习rust,网上资料还是很有限,做题遇到的问题,有时需要自己试验。把自己做题过程遇到的问题,和试验的结论,做一些简单记录。 阅读下列文字和代码 用切片(的引用)做参数要非常小心,切片中的某个元素直接用=赋值,用的是copy方式而不是所有权转移(实践证

    2024年02月12日
    浏览(34)
  • 【Rust】——通过Deref trait将智能指针当作常规引用处理

    💻博主现有专栏:                 C51单片机(STC89C516),c语言,c++,离散数学,算法设计与分析,数据结构,Python,Java基础,MySQL,linux,基于HTML5的网页设计及应用,Rust(官方文档重点总结),jQuery,前端vue.js,Javaweb开发,Python机器学习等 🥏主页链接:     

    2024年04月26日
    浏览(37)
  • Rust之泛型、特性和生命期(四):验证有生存期的引用

      Windows 10 Rust 1.71.0   VS Code 1.80.1 这里继续沿用上次工程rust-demo 生存期是我们已经在使用的另一种泛型。生存期不是确保一个类型具有我们想要的行为,而是确保引用在我们需要时有效。 我们在第4章“引用和借用”一节中没有讨论的一个细节是,Rust中的每个引用都有一个生

    2024年02月16日
    浏览(42)

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

博客赞助

微信扫一扫打赏

请作者喝杯咖啡吧~博客赞助

支付宝扫一扫领取红包,优惠每天领

二维码1

领取红包

二维码2

领红包