2024开源操作系统训练营第一阶段总结-黄文轩

本文是对OS训练营第一阶段的总结，重点谈谈在第一阶段学习Rust的过程中，印象比较深刻的一些知识点。

所有权

所有权是Rust中一个非常重要的特性，查看如下代码：

fn main() {
    let s1 = String::from("Hello World");
    let s2 = s1;

    println!("{s2}");
}

执行let s2=s1语句后，s1就不能再使用了，也就是说s1将资源移动给了s2，原来的变量就不再用原先的值了。Rust明确了所有权的概念，如果一个变量拥有了一个资源的所有权，就要负责那个资源的回收和释放，主要目的是为了安全。

在使用函数时，也同样要注意：

fn foo(s: String) {
    println!("{s}")
}

fn main() {
    let s1 = String::from("Hello World");
    foo(s1); // 所有权发生移动
    foo(s1); // 出错
}

在第一次使用foo时，s1字符串的所有权就移动到了参数s上，在该函数回收栈空间时，这个字符串就被回收掉了，因此无法再打印这个字符串。

如下代码就不存在问题，因为foo将所有权转移出来：

fn foo(s: String) -> String {
    println!("{s}");
    s
}

fn main() {
    let s1 = String::from("Hello World");
    let  s1= foo(s1); 
    foo(s1); 
}

但是上述代码将所有权转移出来，有时还是麻烦了点，频繁转移所有权会显得很冗余，可以使用引用这个特性。

下述代码使用了引用：

fn foo(s: &String) {
    println!("{s}");
}

fn main() {
    let s1 = String::from("Hello World");
    foo(&s1);
    foo(&s1);
}

Box智能指针

如果一个变量，存的是另一个变量在内存的地址值，那么就被称为指针。普通指针是对值的借用，而智能指针通常拥有对数据的所有权，可以做一些额外操作，比如管理引用计数和资源自动回收。

标准库中常见的智能指针：

Box<T>：在堆内存上分配值
Rc<T>：启用多重所有权的引用计数类型
Ref<T>&RefMut<T>，通过RefCell<T>访问：在运行时而不是编译时强制借用规则的类型

本文着重介绍Box，即指向堆内存的智能指针，允许在堆上存储数据而非栈，没有其他性能开销。

常用场景：在编译时，某类型的大小无法确定。但使用该类型时，上下文却要知道它的确切大小。

fn main() {
    let b = Box::new(5); // 存储在堆上
    println!("b = {}",b);
}

在变量 b 在离开作用域时，同样会被释放。

同样可以作用于结构体：

struct Point {
    x: u32,
    y: u32
}

fn foo() -> Box<Point> {
    let p = Point {x:10, y:20};
    Box::new(p)
}

fn main() {
    // ....
}

在创建Point结构体时，其尺寸是固定的，所以它的实例会被创建在栈上。而在创建 Box<Point> 实例的时候会发生所有权转移：资源从栈上移动到了堆，原来栈的那片资源被置为无效。

可以对Box进行解引用，由于u8具有copy语义，所以解引用后，原来的boxed还能使用

fn main() {
    let boxed:  Box<u8> = Box::new(5);
    let val: u8 = *boxed;

    println!("{:?}",val);
    println!("{:?}",boxed);
}

但是对于move语义的类型来说，就不适用了
Box同样可以作为函数参数:

#[derive(Debug)]
struct Point {
    x: u32,
    y: u32
}

fn foo(p: Box<Point>) {
    println!("{:?}",p);
}

fn main() {
    let b: Box<Point> = Box::new(Point{x:10, y:20});

    foo(b)
}

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