我对Rust中指针的工作方式感到有些困惑.有ref,Box,&,*,我不知道他们是如何协同工作.
这是我目前的理解方式:
Box 它实际上不是一个指针 - 它是一种在堆上分配数据的方法,并在函数参数中传递未经过类型化的特性(特别是特征).ref用于模式匹配以借用你匹配的东西,而不是拿它.例如,
let thing: Option<i32> = Some(4);
match thing {
None => println!("none!"),
Some(ref x) => println!("{}", x), // x is a borrowed thing
}
println!("{}", x + 1); // wouldn't work without the ref since the block would have taken ownership of the data
&用来借(借来的指针).如果我有一个函数,fn foo(&self)那么我正在引用自己的函数将在函数终止后过期,只留下调用者的数据.我也可以传递我想要保留所有权的数据bar(&mydata).
*用于制作原始指针:例如,let y: i32 = 4; let x = &y as *const i32.我理解C/C++中的指针,但我不确定它如何与Rust的类型系统一起工作,以及如何安全地使用它们.我也不确定这种指针的用例是什么.此外,*符号可用于取消引用事物(什么东西,为什么？).有人可以向我解释第四种指针,并验证我对其他类型的理解是否正确？我也很感激任何人指出我没有提到过的任何常见用例.
Vla*_*eev 90
首先,你列出的所有项目都是不同的东西,即使它们与指针有关.Box是库定义的智能指针类型; ref是模式匹配的语法; &是一个参考运算符,在参考类型中加倍作为sigil; *是一个解引用运算符,在原始指针类型中加倍作为sigil.有关更多说明,请参见下文
Rust中有四种基本指针类型,可以分为两组 - 引用和原始指针:
&T - immutable (shared) reference
&mut T - mutable (exclusive) reference
*const T - immutable raw pointer
*mut T - mutable raw pointer
最后两个之间的差异很小,因为任何一个都可以在没有任何限制的情况下被转换为另一个,因此const/ mut区别主要用作lint.可以自由地为任何东西创建原始指针,例如,它们也可以通过整数从空气中创建.
当然,对于引用来说并非如此 - 引用类型及其交互定义了Rust的一个关键特性:借用.参考文献对如何以及何时创建,如何使用以及它们如何相互交互有很多限制.作为回报,它们可以在没有unsafe块的情况下使用.然而,借用的确切内容及其运作方式超出了这个答案的范围.
可以使用&运算符创建引用和原始指针:
let x: u32 = 12;
let ref1: &u32 = &x;
let raw1: *const u32 = &x;
let ref2: &mut u32 = &mut x;
let raw2: *mut u32 = &mut x;
引用和原始指针都可以使用*运算符解引用,但对于原始指针,它需要一个unsafe块:
*ref1; *ref2;
unsafe { *raw1; *raw2; }
解除引用运算符通常被省略,因为另一个运算符"点"运算符(即.)自动引用或取消引用其左参数.所以,例如,如果我们有这些定义:
struct X { n: u32 };
impl X {
fn method(&self) -> u32 { self.n }
}
随后,尽管method()需要self通过参考,self.n自动解引用它,这样你就不必键入(*self).n.method()调用时会发生类似的事情:
let x = X { n: 12 };
let n = x.method();
在这里,编译器自动引用x中x.method(),这样你就不用写(&x).method().
接下来的最后一段代码也演示了特殊的&self语法.这仅仅意味着self: &Self,或者更具体地说,self: &X在这个例子中.&mut self,*const self,*mut self也行.
因此,引用是Rust中的主要指针类型,应该几乎总是使用.原始指针(没有引用限制)应该用于实现高级抽象(集合,智能指针等)和FFI(与C库交互)的低级代码中.
Rust还具有动态大小(或未大小)的类型.这些类型没有明确的静态已知大小,因此只能通过指针/引用使用.但是,只有指针是不够的 - 需要额外的信息,例如,切片的长度或指向特征对象的虚拟方法表的指针.这些信息被"嵌入"指向未经过类型化的指针,使这些指针"变胖".
胖指针基本上是一个结构,它包含指向数据的实际指针和一些附加信息(切片的长度,指向特征对象的vtable的指针).这里重要的是Rust会为用户绝对透明地处理指针内容的这些细节 - 如果你传递&[u32]或改变*mut SomeTrait值,相应的内部信息将自动传递.
Box<T>是Rust标准库中的智能指针之一.它提供了一种在堆上分配足够内存以存储相应类型的值的方法,然后它用作句柄,指向该内存的指针.Box<T>拥有它指向的数据; 当它被删除时,堆上的相应内存被释放.
考虑框的一种非常有用的方法是将它们视为常规值,但具有固定大小.也就是说,它只Box<T>相当于T,除了它总是占用与机器指针大小相对应的字节数.我们说(拥有)盒子提供了价值语义.在内部,它们使用原始指针实现,就像几乎任何其他高级抽象一样.
BoxES(其实,这是几乎所有其他智能指针的真实,像Rc)也可借:你可以得到一个&T出来的Box<T>.这可以通过.操作员自动进行,也可以通过解除引用并再次引用它来显式执行:
let x: Box<u32> = Box::new(12);
let y: &u32 = &*x;
在这方面,Boxes类似于内置指针 - 您可以使用解引用运算符来访问其内容.这是可能的,因为Rust中的dereference运算符是可重载的,并且它对于大多数(如果不是全部)智能指针类型都是重载的.这允许轻松借用这些指针内容.
最后,ref只是模式中的语法来获取引用类型的变量而不是值.例如:
let x: u32 = 12;
let y = x; // y: u32, a copy of x
let ref z = x; // z: &u32, points to x
let ref mut zz = x; // zz: &mut u32, points to x
虽然上面的例子可以用引用运算符重写:
let z = &x;
let zz = &mut x;
(这也会使它更具惯用性),有些情况下refs是必不可少的,例如,在引用枚举变体时:
let x: Option<Vec<u32>> = ...;
match x {
Some(ref v) => ...
None => ...
}
在上面的例子中,x只是在整个match语句中借用,这允许x在此之后使用match.如果我们这样写:
match x {
Some(v) => ...
None => ...
}
然后x将由此消耗,match并在它之后变得无法使用.
Moh*_*HME 13
虽然有点晚了但可能会有所帮助。
\n| 参考/ 指针 | 数据 位置 | 可变的 | 共享 所有权 | 安全的 | 实现 复制 |
|---|---|---|---|---|---|
| 与T | 堆 | \xe2\x9d\x8c | \xe2\x9c\x94\xef\xb8\x8f\xef\xb8\x8f | \xe2\x9c\x94\xef\xb8\x8f | \xe2\x9c\x94\xef\xb8\x8f |
| &mutT | 堆 | \xe2\x9c\x94\xef\xb8\x8f | \xe2\x9d\x8c | \xe2\x9c\x94\xef\xb8\x8f | \xe2\x9d\x8c |
| *常量T | 堆 | \xe2\x9d\x8c | \xe2\x9c\x94\xef\xb8\x8f | \xe2\x9d\x8c | \xe2\x9c\x94\xef\xb8\x8f |
| *突变 T | 堆 | \xe2\x9c\x94\xef\xb8\x8f | \xe2\x9c\x94\xef\xb8\x8f | \xe2\x9d\x8c | \xe2\x9c\x94\xef\xb8\x8f |
| 盒子<T> | 堆 | \xe2\x9c\x94\xef\xb8\x8f | \xe2\x9d\x8c | \xe2\x9c\x94\xef\xb8\x8f | \xe2\x9d\x8c |
| RC<T> | 堆 | \xe2\x9d\x8c | \xe2\x9c\x94\xef\xb8\x8f | \xe2\x9c\x94\xef\xb8\x8f | \xe2\x9d\x8c |
*some_ref，它后面的&引用some_ref是&引用，所以它引用的数据不能写入rustc (E0594)。x一次多次借用可变借用，第二次可变借用发生在rustc (E0499)处。some_refhas type &mut u32，它没有实现该Copy特征。*some_raw_pointer后面是指针，因此它引用的数据无法写入rustc (E0594)。*constraw1*constsome_box寿命不够长借用的价值寿命不够长rustc (E0597)。\n\n您无法实现 Box 的复制，这将允许创建引用同一事物的多个框。
\n
Rc特征中的数据DerefMut，需要通过取消引用进行修改，但Rc<u32> rustc 没有实现它（E0594）。1. 复制特质与移动：
\n根据官方文档：
\n\n\n需要注意的是，在这两个示例中，\xe2\x80\x99 唯一的区别是赋值后是否允许访问 x。在幕后，复制和移动都可能导致位被复制到内存中，尽管有时会对此进行优化。
\n
因此，请注意move转让所有权，同时Copy无关。
2. 可变引用不实现复制
\n\n\n某些类型无法安全复制\xe2\x80\x99。例如，复制 &mut T 将创建一个别名可变引用。复制 String 会重复管理 String\xe2\x80\x99s 缓冲区的责任，从而导致双重释放。
\n
无论如何，阅读全文还是有好处的Copy。
3.取消引用指针和不安全
\n这里的术语unsafe意味着你将无法取消引用指针，除非使用unsafe。否则，您将收到以下错误：
\n\n原始指针的取消引用是不安全的，需要不安全的函数或块原始指针可能为空、悬空或未对齐；它们可能违反别名规则并导致数据竞争：所有这些都是未定义的行为rustc (E0133)。
\n
4.ref与相同&
Box逻辑上是原始指针(*const T)周围的新类型.但是,它在构造和销毁期间分配和释放其数据,因此不必从其他来源借用数据.
其他指针类型也是如此,例如Rc- 引用计数指针.这些是包含私有原始指针的结构,它们分配给它们并从中释放出来.
原始指针与普通指针具有完全相同的布局,因此在某些情况下与C指针不兼容.重要的是,*const str和*const [T]有脂肪球,这意味着它们包含有关该值的长度的额外信息.
但是,原始指针绝对不能保证其有效性.例如,我可以安全地做
123 as *const String
该指针无效,因为内存位置123未指向有效String.因此,当解除引用时,unsafe需要一个块.
此外,虽然借款必须遵守某些法律 - 即如果一个是可变的,你就不能有多次借款 - 原始指针不必尊重这一点.还有其他较弱的法则必须遵守,但你不太可能与这些法律发生冲突.
*mut和之间没有逻辑上的区别*const,尽管它们可能需要被铸造到另一个以进行某些操作 - 差异是具有记录性的.
在实现级别，引用和原始指针是同一回事。从程序员的角度来看，区别在于引用是安全的（以Rust术语而言），而原始指针则不是。
借阅检查器保证引用始终有效（生命周期管理），一次只能有一个可变引用等等。
这些约束类型对于许多用例而言可能过于严格，因此原始指针（如C / C ++中没有任何约束）对于实现低级数据结构以及一般的低级内容很有用。但是，您只能取消引用原始指针或在unsafe块内对其进行操作。
在标准库容器使用裸指针，实行Box和Rc太。
Box和Rc什么是智能指针是C ++，也就是围绕原始指针包装。
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