三亚高端服务网站,北京建设门户网站,宁夏网站建设一条龙,广东注册公司在哪个网站申请专栏简介#xff1a;本专栏作为Rust语言的入门级的文章#xff0c;目的是为了分享关于Rust语言的编程技巧和知识。对于Rust语言#xff0c;虽然历史没有C、和python历史悠远#xff0c;但是它的优点可以说是非常的多#xff0c;既继承了C运行速度#xff0c;还拥有了Java… 专栏简介本专栏作为Rust语言的入门级的文章目的是为了分享关于Rust语言的编程技巧和知识。对于Rust语言虽然历史没有C、和python历史悠远但是它的优点可以说是非常的多既继承了C运行速度还拥有了Java的内存管理就我个人来说还有一个优点就是集成化的编译工具cargo语句风格和C极其相似所以说我本人还是比较喜欢这个语言特此建立这个专栏作为学习的记录分享。 日常分享每天努力一点不为别的只是为了日后能够多一些选择选择舒心的日子选择自己喜欢的人 目录 Rust独有的所有权
所有权
栈
堆
所有权的规则
String类型
内存与分配 变量数据的移动
字面值
String类型
变量数据的克隆与拷贝
克隆
栈上数据的拷贝
所有权与函数
返回值与作用域
引用与借用
可变引用
悬垂引用
引用的规则
Slice类型
字符串字面值是slice 字符串slice作为参数
其他类型的slice 总结 Rust独有的所有权
所有权这个特性时Rust独有的前面第一章我们说了Rust语言集合了Cjava的优点而为了解决C中垃圾无法回收容易造成内存泄漏的特点Rust中提出了所有权这个概念。所以说认识所有权才是掌握Rust的必不可少的部分。
所有权
Rust的核心功能之一是所有权。下面我们来认识认识所有权。
学习过c和java的人应该知道在这两种语言中c需要开发者自己分配和释放内存这种情况下很多开发者会在使用了内存而不释放导致内存泄漏。而Java则是解决了这种问题他采用的是垃圾回收机制在程序运行的时候自动的寻找不再使用的内存。而Rust使用的则是所有权管理简单的来说就是在程序编译时就会进行规格检查提前检测出可能会存在内存泄漏等问题。其实这个有点和微软公司下的visual studio编译器很相似对内存管理很严格。 栈 提到栈很多人应该能想到数据结构中的栈栈的特点就是“先进后出”栈的内存是连续的存放数据总是按照顺序方式存入而在栈中存入的数据必须是大小固定的且已经知道的在C中在开辟内存空间的时候一般都是在栈上开辟的所以必须要指明数据类型以此来告诉系统开辟的空间是固定且已知大小的。 堆 我们定义的指针则是在堆区因为我们是不知道具体的内存大小的只能分配一个足够大的内存空间。。 堆是缺乏组织的当向堆放入数据时你要请求一定大小的空间。内存分配器memory allocator在堆的某处找到一块足够大的空位把它标记为已使用并返回一个表示该位置地址的 指针pointer。 所以说当我们定义数据的内存大小不会变的时候就在栈区开辟空间如果不确定会不会改变数据的大小则在堆区开辟空间。 所有权的规则 Rust 中的每一个值都有一个 所有者owner。值在任一时刻有且只有一个所有者。当所有者变量离开作用域这个值将被丢弃。 记住和其他语言一样变量所有者值只在对应的作用域起作用超出作用域则无法使用。
String类型
这里我们将String类型提出来单独讲解其实是因为String类型有点独特它是可变的不再是固定的所以说将String类单独提出来讲解而不是归于字面值。String类型的数据被分配在堆区所以大小可以随时变化。
fn main()
{let mut sString::from(Hello); //从字面值中获取字符串println!({}, s); s.push_str(,World); //在字符串s后追加字符串 println!({},s);
}
对于String类型中的一些函数 大家可以去官网查看这里就不过多介绍至于String类型中函数的调用方法会在后面将到。
内存与分配
前面说了String类型是在堆区上分配内存的最开始系统并不知道你需要多大的内存就分配一个很大的内存空间 必须在运行时向内存分配器memory allocator请求内存。需要一个当我们处理完 String 时将内存返回给分配器的方法。 第一个部分是我们完成在获取字面值的时候就请求分配内存这在任何一门语言中均适用。
第二部分就需要根据不同语言的特性来进行操作了。比如说Java有垃圾回收机制他会记录并清除不再使用的内存我们不需要太多的关心内存。然而像CPython这种没有垃圾回收机制的语言需要自己去释放比如说C中的析沟函数会在类创建并使用完毕后自动释放内存这是由于析沟函数自动调用了drop函数。对于一些变量我们也需要人为的去释放使用drop或者delete函数。
但是在Rust中当变量离开他所在的作用域的时候就会自动释放。Rust自动调用了特殊的函数drop函数也可以自己手动调用。
fn main()
{let mut sString::from(Hello); //从字面值中获取字符串println!({}, s); s.push_str(,World); //在字符串s后追加字符串 println!({},s);drop(s); //释放掉内存所有者s不再存在
} 变量数据的移动
字面值
fn main()
{let s12;let s2s1;println!({}, s1);println!({}, s2);
}
如上述例子先定义了一个变量s1然后绑定到数值5上再定义一个变量s2绑定到s1上也就是说两个变量的值都是5.由于他们在定义的时候就已经指明了数值大小所以这两个变量存放在栈区所以是按照顺序存放。两个变量都有效。那如果是存放在堆区的又该如何
String类型
fn main()
{let s1String::from(Hello!);let s2s1;println!({}, s1);println!({}, s2);
}
上述例子运行你会发现报错了显示s1值不存在这是为什么我们先来介绍一下String类型的数据的概念然后在来解释这个问题。
我们以s1为例 string类型的数据由三部分组成 一个指向存放字符串内容内存的指针一个长度和一个容量。这一组数据存储在栈上。右侧则是堆上存放内容的内存部分。
长度表示 String 的内容当前使用了多少字节的内存。容量是 String 从分配器总共获取了多少字节的内存。
当我们将s2绑定到s1上的时候
图示
也就是说只拷贝了栈上的数据而堆上的数据则没有被拷贝两个变量共同指向堆区数值。 回到上面的问题为什么s1会不存在这是由于如果s1存在那么将有两个变量同时拥有同一个字面值在离开作用域时系统会自动调用drop函数这时就会出现两个变量都会被释放就出现了二次释放double free的错误。这是不被允许的。所以Rust在s2绑定到s1上时就将s1清除。从而不能再使用。 Compiling number v0.1.0 (/home/ddb/文档/number) error[E0382]: borrow of moved value: s1 -- src/main.rs:5:18 | 3 | let s1String::from(Hello!); | -- move occurs because s1 has type String, which does not implement the Copy trait 4 | let s2s1; | -- value moved here 5 | println!({}, s1); | ^^ value borrowed here after move | note: this error originates in the macro $crate::format_args_nl which comes from the expansion of the macro println (in Nightly builds, run with -Z macro-backtrace for more info) For more information about this error, try rustc --explain E0382. error: could not compile number due to previous error 变量数据的克隆与拷贝
克隆
和其他语言一样Rust也提供了克隆的方法。可以理解为深拷贝将堆区的数据也拷贝一份。
fn main()
{let s1String::from(Hello!);let s2s1.clone();println!({}, s1);println!({}, s2);
}
栈上数据的拷贝
fn main()
{let s110;let s2s1;println!({}, s1);println!({}, s2);
}
这里的一个例子两个变量都是在栈上所以他们的数据之间进行的是拷贝两个变量都可以存在。可以实现copy的数据类型有 所有整数类型比如 u32。布尔类型bool它的值是 true 和 false。所有浮点数类型比如 f64。字符类型char。元组当且仅当其包含的类型也都实现 Copy 的时候。比如(i32, i32) 实现了 Copy但 (i32, String) 就没有。 所有权与函数
将值传递给函数与给变量赋值的时候原理极为相似。所以向函数传递值可能会移动或者复制。
fn main()
{let sString::from(Hello, world!); //s进入作用域String_move(s); //s的值移动到函数里后面s不再有效let x10;//x进入作用域number_copy(x); //x进入函数里但是x是i32的所以是复制进来后面继续有效.println!({}, x);
}
fn String_move(something: String) //something进入作用域
{println!({},something);
} //离开作用域调用drop函数something失效。
fn number_copy(number:i32) //number进入作用域开始起作用
{println!({},number);
}//移出作用域返回值与作用域
fn main()
{let s1givs_ownership();let s2String::from(test);let s3takes_and_gives_back_ownership(s2); //s2被移动到函数中返回值给s3不再起作用.} //s1,s2,s3均离开作用域不起作用但s2已被移走不会发生什么。
fn givs_ownership()-String
{let somethingString::from(something); // something进入作用域return something;//返回something并移出给调用的函数
}
fn takes_and_gives_back_ownership(a_String:String)-String
{a_String; //返回a_String并移出给调用函数。
}
上面两个例子都是在说明所有权问题一个值只能有一个所有者所以上面不同的函数不同的数据类型之间使用的是不同的方法有的是移动有的是克隆。在这一点上一定要注意区分。
注意函数在返回值上面可以返回多个值但是是以元组的方式返回。
fn main()
{let s1String::from(hello world);let (num,s2)string_length(s1);println!({} {},num,s2);}
fn string_length(s:String)-(usize,String)
{let lengths.len();return (length,s);
}
引用与借用
引用reference像一个指针因为它是一个地址我们可以由此访问储存于该地址的属于其他变量的数据。 与指针不同引用确保指向某个特定类型的有效值。
fn main()
{let sString::from(hello);let length:usize string_length(s);println!(the length of the string s is: {},length);}
fn string_length(s: String) - usize
{return s.len();} 上面函数中“s”表示的是建立一个引用指向s的数据值但是并不拥有它也就不会有所有权这个东西。所以在离开作用域后对原本的数据值没什么影响。
在Rust中我们把创建一个引用的行为称为借用。
可变引用
fn main()
{let mut sString::from(hello);let length:String string_length(mut s);println!({},s);println!(position is {},length);}
fn string_length(s: mut String) -String
{s.push_str(,world!);let m:String String::from(Successfull!);return m;
}
上面的代码就是一个可变引用的实现我们可以看到可变引用就是在引用前加一个mut关键字。
上面我们说过引用只是暂时借用数据并不拥有所有权所以一个变量被创建了可变引用的时候他只能被创建一次否则会报错这是由于当你创建了多个可变引用的时候他们都可以更改原本的数据这个时候系统就不会知道那一个改变在前面那一个在后面。就会出现混乱。
例如 ddbddb-NBLK-WAX9X:~/文档/number$ cargo run Compiling number v0.1.0 (/home/ddb/文档/number) error[E0499]: cannot borrow sln as mutable more than once at a time -- src/main.rs:5:10 | 4 | let m1mut sln; | -------- first mutable borrow occurs here 5 | let m2mut sln; | ^^^^^^^^ second mutable borrow occurs here 6 | println!({},{},m1,m2); | -- first borrow later used here For more information about this error, try rustc --explain E0499. error: could not compile number due to previous error 出现上面这种情况在官方的说法中是数据竞争。导致这种情况的原因 两个或更多指针同时访问同一数据。至少有一个指针被用来写入数据。没有同步数据访问的机制。 除了不能同时拥有多个可变引用还不能同时存在可变与不可变引用。举个简单的例子你有一个玩具有人来借然后会原样还回但是有人却改变了他的模样你还回去的玩具和他的不一样是不是就会出现矛盾。 let mut slnString::from(I like Rust!);let m1sln;let m2sln;let m3mut sln;println!({},{},{},m1,m2,m3);
像上面这种情况就会出现报错。
悬垂引用
在具有指针的语言中很容易通过释放内存时保留指向它的指针而错误地生成一个 悬垂指针dangling pointer所谓悬垂指针是其指向的内存可能已经被分配给其它持有者。相比之下在 Rust 中编译器确保引用永远也不会变成悬垂状态当你拥有一些数据的引用编译器确保数据不会在其引用之前离开作用域。
fn main() {let reference_to_nothing dangle();
}fn dangle() - String {let s String::from(hello);s
}这里出现了报错这是由于s在离开作用域后就失去了作用不再有任何的作用所以引用肯定也没作用了。
引用的规则
在任意给定时间要么 只能有一个可变引用要么 只能有多个不可变引用。引用必须总是有效的。
Slice类型
slice 允许你引用集合中一段连续的元素序列而不用引用整个集合。slice 是一类引用所以它没有所有权。 fn main()
{let mut sString::from(hello world);let worldfirst_world(s);println!({}, world);s.clear(); //清空字符串
}
fn first_world(s: String) - usize {let bytes s.as_bytes();for (i, item) in bytes.iter().enumerate() {if item b {return i;}}s.len()
}看上面,上面的这段代码表示的是找到空格的所在位置,对于这个函数使用了很多的库函数才求出索引值那么有没有简单方法
这里我们必须提到字符串slice在Python中我们可以直接使用索引值求的字符串中的部分字符串而在Rust中也有这种机制 fn main() {let s String::from(hello world);let hello s[0..5];let world s[6..11];println!({},{}, world, hello);
}和Python一样他的索引方式也有很多比如s[..3],s[..],s[2..]他们分别表示的是从0下标开始到3位置从0开始到尾部结束从2开始到结束。
字符串字面值是slice
前面我们说过字符串字面值和String的区别字符串字面值是不可变的这是由于字符串字面值的数据类型就是str。 例如 let s Hello, world!; 这里 s 的类型是 str它是一个指向二进制程序特定位置的 slice。这也就是为什么字符串字面值是不可变的str 是一个不可变引用。 字符串slice作为参数
slice也可以作为函数的返回数据类型和参数类型 fn main() {let sString::from(Hello,world);let muns[..];let aSlice_from(mun);println!({},a);
}
fn Slice_from(s:str)-str {let sl:String String::from(Hello, world);let world sl[6..11];let hellos[0..5];println!({}, world);return hello;
}其他类型的slice
字符串 slice正如你想象的那样是针对字符串的。不过也有更通用的 slice 类型。考虑一下这个数组
let a [1, 2, 3, 4, 5];
就跟我们想要获取字符串的一部分那样我们也会想要引用数组的一部分。我们可以这样做
let a [1, 2, 3, 4, 5];
let slice a[1..3];assert_eq!(slice, [2, 3]); 总结
本节内容比较多主体意思就是说在Rust中Rust 语言提供了跟其他系统编程语言相同的方式来控制你使用的内存但拥有数据所有者在离开作用域后自动清除其数据的功能意味着你无须额外编写和调试相关的控制代码。所以说只要知道Rust语言的特有机制学起来就会简单很多。
