Rust 智能指针(一)

1.Box<T>

Box<T>是指向堆中的指针。

fn main() {
let box = Box::new(3);
println!("{}", box);
}

在出了指针的作用域之后,指针和它指向的对象都将被释放。

在本例中,box将在main函数之后被释放。

由于Box<T>的大小是确定的(size类型的大小),所以可以使用Box编写嵌套类型,比如实现链表。

2.Deref trait

实现Deref这个trait可以重载解引用运算符(*),这样可以把Deref trait当作普通引用。

use std::ops::Deref;

fn main() {
let b=MyBox::new(12);
assert_eq!(*b,12);
} struct MyBox<T>(T); impl<T> MyBox<T> {
fn new(value: T) -> Self {
MyBox(value)
}
} impl<T> Deref for MyBox<T> {
type Target = T; fn deref(&self) -> &Self::Target {
&self.0
}
}

当调用*b时,本质上是*(b.deref()),这样&引用和Deref引用的形式就统一了。

函数和方法的隐式解引用强制多态

假设我们有一个函数,它需要一个&str类型的参数。

fn print_name(name: &str){
println!("name:{}",name);
}

改变main中的代码

let string = MyBox::new(String::from("My Box"));
print_name(&(*string))

*string获得 String 类型,调用String类型的&来获取&str类型(可以查看标准库,实现了AsRef<str> trait)。

如果没有隐式解引用强制多态,我们需要这么写代码。很明显,这种写法太啰嗦了,本来rust的符号一大堆,现在这样子根本无法忍受。

我们稍微更改一下

print_name(&string);

其他代码不变,把参数改为&string,明显,这是获取一个&MyBox<String>的对象,然后rust会自动调用deref()转为&String&String调用deref()转为&str(String也实现了Deref trait),这样子就与函数签名匹配了,编译通过。

也就是,rust会隐式解引用来匹配所声明变量(参数)的类型。

let a:&str = &string;
println!("{}", a);

这样的代码也是有效的。

Rust 在发现类型和 trait 实现满足三种情况时会进行解引用强制多态:

  • T: Deref<Target=U> 时从 &T&U
  • T: DerefMut<Target=U> 时从 &mut T&mut U
  • T: Deref<Target=U> 时从 &mut T&U

Deref trait 解引用为 &T ,即不可变引用, 而 DerefMut trait 解引用为 &mut T,是可变引用。

3.Drop trait

Drop是专门用来进行一些资源释放的操作,比如IO操作,当对象离开作用域时,会自动调用 Dropdrop 方法来释放资源。

use std::fmt::Display;

fn main() {
let mb=MyBox::new(2);
println!("the end");
} struct MyBox<T:Display>(T); impl<T:Display> MyBox<T> {
fn new(value: T) -> Self {
MyBox(value)
}
}
impl<T:Display> Drop for MyBox<T>{
fn drop(&mut self) {
println!("the data is {}",self.0);
}
}

泛型约束T:Display是为了让它能够被打印。这段代码最终输出

the end
the data is 2

提前释放资源

有时候,我们需要提前释放资源。比如写入文件完成后,需要立马 close 。但是,Drop::drop 是不允许手动调用的,这时,我们需要 std::mem::drop 函数来释放。

修改main函数

fn main() {
let mb=MyBox::new(2);
drop(mb);
println!("the end");
}

输出结果

the data is 2
the end

这表明,Drop::drop被提前调用了,并且只调用了一次。

注意 std::mem::drop 的参数是 move 语义,也就是说,在调用 std::mem::drop 之后,mb 已经被移动,不能够再用了。

那么这个函数是怎么实现的呢?我们跳转到 drop 的实现

#[inline]
#[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
pub fn drop<T>(_x: T) { }

对,它的函数体是空的!!!

其实不难理解,因为 mb 被移动到 drop 中了,在 drop 函数结束后,mb.drop() 就会被调用 ,这样就实现了资源的提前释放。

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