Rust 各类智能指针、所有权和内存区域关系,值得你看!

2024-05-08 23:04

本文主要是介绍Rust 各类智能指针、所有权和内存区域关系,值得你看!,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

导航

  • Rust 细究所有权转移发生了什么
  • 一、各类智能指针指向的值是在栈上还是堆上?
    • 1、Box指向的值的地址在哪
    • 2、Arc和Rc指向的值的地址在哪
    • 3、RefCell和Cell指针指向的地址在哪
      • 1)RefCell
      • 2)Cell
    • 我发现所有权转移,同一份数据,是有可能发生数据地址变化的,不只是单纯的拥有者的变化
  • 二、多线程中所有权转移问题?
    • 1、Box
    • 2、Arc
    • 3、RefCell和Cell

Rust 细究所有权转移发生了什么

  • 发这篇博客的原因就是在学习Rust过程中,涉及到很多栈、堆和所有权的问题,导致我开始不清楚一些变量到底是分配在栈上还是堆上,还有从哪到哪,是否发生了内存区域的移动等等
  • 还有下面这种又是什么情况,智能指针指向的值到底在哪?等等一系列问题,emo了~下定决心搞清楚它
let a=1;
let b=Box::new(a);//其实是堆上Copy一个1

一、各类智能指针指向的值是在栈上还是堆上?

1、Box指向的值的地址在哪

fn main() {let mut v1 =1;let b_ptr2 = ptr::addr_of!(v1);println!("栈的地址:{:p}", b_ptr2);let mut v2 =Box::new(String::from("1"));let b_ptr2 = ptr::addr_of!(*v2);println!("String::from在堆中的地址:{:p}", b_ptr2);let  v3 =String::from("1");let b_ptr2 = ptr::addr_of!(v3);println!("v3变量原来在栈中的地址:{:p}", b_ptr2);let t=Box::new(v3);let b_ptr2 = ptr::addr_of!(*t);println!("v3的所有权转移给Box后,v3 的地址:{:p}", b_ptr2);
}

运行一下

栈的地址:0x7ff7b6e931ec
String::from在堆中的地址:0x7fb413f05e20
v3变量原来在栈中的地址:0x7ff7b6e932a0
v3的所有权转移给Box后,v3 的地址:0x7fb413f05e50
  • 可以发现,运行结果的第四行第二行,地址的结果最接近,说明String::from("1")所有权转移Box后,String::from(“1”)转移中了,并且肯定不是Copy,因为String类型没有Copy特征,也肯定不是Clone,因为转移后也无法再次打印v3的地址,你可以试试
  • 结论:Box指向的内容,一定是在堆上的,原来在栈上的也会转移到堆

2、Arc和Rc指向的值的地址在哪

use std::ptr;
use std::rc::Rc;
use std::sync::*;
use std::sync::{Condvar, Mutex};
use std::thread;fn main() {let mut v1 = 1;let b_ptr2 = ptr::addr_of!(v1);println!("栈的地址:{:p}", b_ptr2);let mut v1 = Rc::new(1);let b_ptr2 = ptr::addr_of!((*v1));println!("v1 变量的地址:{:p}", b_ptr2);let mut v2 = Arc::new(1);let b_ptr2 = ptr::addr_of!((*v2));println!("v2 变量的地址:{:p}", b_ptr2);
}

运行一下

栈的地址:0x7ff7b1cc62a4
v1 变量的地址:0x7f7c31705e20
v2 变量的地址:0x7f7c31705e40
  • 可以发现,v1v2的地址和栈的地址差距很大
  • 结论:RcArc指向的数据,和Box一样,都会分配在堆上

3、RefCell和Cell指针指向的地址在哪

1)RefCell

use std::cell::{Cell, RefCell};
use std::ptr;
use std::rc::Rc;
use std::sync::*;
use std::sync::{Condvar, Mutex};
use std::thread;fn main() {let mut v1 = 1;let b_ptr2 = ptr::addr_of!(v1);println!("栈的地址:{:p}", b_ptr2);let mut v3 = Box::new(String::from("1"));let b_ptr2 = ptr::addr_of!(*v3);println!("String::from()在被Box拥有时,在堆中的地址:{:p}", b_ptr2);let mut v4 = RefCell::new(*v3); //String::from("1")发生所有权转移let s1 = v4.borrow();let b_ptr2 = ptr::addr_of!((*s1));println!("在RefCell拥有时,String::from() 的地址:{:p}", b_ptr2);// println!("{}",v3);无法打印,可以解开验证一下。
}

我们运行一下

栈的地址:0x7ff7b16dd254
String::from()在被Box拥有时,在堆中的地址:0x7f7ed0f05e20
在RefCell拥有时,String::from() 的地址:0x7ff7b16dd310
  • 可以发现,String::from()Box拥有时,地址是在堆中的,然后转移给RefCell时,数据又移动到栈中了,同一份数据,两次地址完全不同,连区域都变了
  • 结果RefCell指向的值,在栈上

2)Cell

use std::cell::{Cell, RefCell};
use std::ptr;
use std::rc::Rc;
use std::sync::*;
use std::sync::{Condvar, Mutex};
use std::thread;fn main() {let mut v1 = 1;let b_ptr2 = ptr::addr_of!(v1);println!("栈的地址:{:p}", b_ptr2);let mut v3 = Box::new(1);let b_ptr2 = ptr::addr_of!(*v3);println!("1在被Box拥有时,在堆中的地址:{:p}", b_ptr2);let mut v4 = Cell::new(*v3); //这里没有发生数据转移,直接Copylet s1=v4.get();let b_ptr2 = ptr::addr_of!(s1);println!("在Cell拥有时,1的地址:{:p}", b_ptr2);//println!("{}",v3);//可以打印,可以解开验证一下。
}

运行一下

栈的地址:0x7ff7b628c2ac
1在被Box拥有时,在堆中的地址:0x7ff61bf05e10
在Cell拥有时,1 的地址:0x7ff7b628c34c
  • 可以发现,1Box拥有时,地址是在堆中的,然后转移给Cell时,数据是Copy到栈中了,是两个值两个值的地址完全不同,连区域都变了.因为1是i32类型,i32具备Copy特征。
  • Cell只能用在具有Copy特征的类型上
  • 结果Cell指向的值,在栈上

写到这里

我发现所有权转移,同一份数据,是有可能发生数据地址变化的,不只是单纯的拥有者的变化

二、多线程中所有权转移问题?

1、Box

use std::cell::{Cell, RefCell};
use std::ptr;
use std::rc::Rc;
use std::sync::*;
use std::sync::{Condvar, Mutex};
use std::thread;fn main() {let mut v1 = 1;let b_ptr2 = ptr::addr_of!(v1);println!("主线程栈的地址:{:p}", b_ptr2);let mut v3 = Box::new(String::from("1"));let b_ptr2 = ptr::addr_of!(*v3);println!("1在主线程的Box拥有时,在堆中的地址:{:p}", b_ptr2);let handle = thread::spawn(move || {let mut v1 = 1;let b_ptr2 = ptr::addr_of!(v1);println!("异步线程内栈的地址:{:p}", b_ptr2);let m = v3; //主线程Box持有的1的所有权转移给了mlet b_ptr2 = ptr::addr_of!(*m);println!("1在异步线程内的Box拥有时,在堆中的地址:{:p}", b_ptr2);});//print!("{}", v3); //不能打印,已经转移给了线程内部handle.join().unwrap();//println!("{}",v3);//可以打印,可以解开验证一下。
}
  • 运行一下
主线程栈的地址:0x7ff7b7a0b2b4
1在主线程的Box拥有时,在堆中的地址:0x7f7de9f05e20
异步线程内栈的地址:0x70000a323bdc
1在异步线程内的Box拥有时,在堆中的地址:0x7f7de9f05e20
  • 可以看到,通过move关键字我们可以将一个值的所有权移动到另一个线程
  • 还可以知道,没有Copy特性数据的所有权转移,同一份数据的地址没有发生改变只是String::from(“1”)的拥有者变了。
  • Copy特性的数据,会复制一份数据,大家可以把String::from(“1”)换成1试试看,篇幅原因我就不展示了

2、Arc

因为是多线程,我们不讨论Rc,因为Rc只能在单线程中正常使用,Arc可以实现在多线程中复制一个值的所有权,但是不能所有权拿走

先说重要结果,Arc拥有的值,不允许在单、多线程中转移所有权,Box可以。看一下代码

use std::cell::{Cell, RefCell};
use std::ptr;
use std::rc::Rc;
use std::sync::*;
use std::sync::{Condvar, Mutex};
use std::thread;fn main() {let mut v1 = 1;let b_ptr2 = ptr::addr_of!(v1);println!("主线程栈的地址:{:p}", b_ptr2);let mut v3 = Arc::new(String::from("1"));let b_ptr2 = ptr::addr_of!(*v3);println!("1在主线程的Box拥有时,在堆中的地址:{:p}", b_ptr2);let handle = thread::spawn(move || {let mut v1 = 1;let b_ptr2 = ptr::addr_of!(v1);println!("异步线程内栈的地址:{:p}", b_ptr2);let m = *v3; //!!!!!!!编译错误let b_ptr2 = ptr::addr_of!(*m);println!("1在异步线程内的Box拥有时,在堆中的地址:{:p}", b_ptr2);});handle.join().unwrap();}

3、RefCell和Cell

这个是控制可变性和绕过编译器借用规则,并且RefCell的borrow和borrow_mut 不会抢走所有权。我们来看一下

use std::cell::{Cell, Ref, RefCell};
use std::ptr;
use std::rc::Rc;
use std::sync::*;
use std::sync::{Condvar, Mutex};
use std::thread;fn main() {let mut v1 = 1;let b_ptr2 = ptr::addr_of!(v1);println!("主线程栈的地址:{:p}", b_ptr2);let v3 = RefCell::new(String::from("1"));let b_ptr2 = ptr::addr_of!(v3);println!("RefCell的地址:{:p}", b_ptr2);let handle = thread::spawn(move || {let mut v1 = 1;let b_ptr2 = ptr::addr_of!(v1);println!("RefCel在异步线程内栈的地址:{:p}", b_ptr2);let m = v3; //编译错误let b_ptr2 = ptr::addr_of!(m);println!("RefCell的地址:{:p}", b_ptr2);});handle.join().unwrap();
}

运行一下

主线程栈的地址:0x7ff7b5993294
RefCell::new(String::from()的地址:0x7ff7b59932e0
RefCell::new(String::from()在异步线程内栈的地址:0x7000066ddad4
RefCell::new(String::from()的地址:0x7000066ddb20
  • 我没有在主函数中,调用v3的.borrow,因为借用后不能发生所有权转移
  • 其次,我暂时没有办法不通过borrow的方式访问RefCell指向的值的地址,如果用inner_into,也会发生所有权转移。头大~
  • 所以上面只能简单验证了RefCell作为一个变量在线程之间的所有权转移,String::from(“1”)换了一个拥有者
    欢迎大家关注我的博客
    在这里插入图片描述

这篇关于Rust 各类智能指针、所有权和内存区域关系,值得你看!的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/971685

相关文章

怎样通过分析GC日志来定位Java进程的内存问题

《怎样通过分析GC日志来定位Java进程的内存问题》:本文主要介绍怎样通过分析GC日志来定位Java进程的内存问题,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录一、GC 日志基础配置1. 启用详细 GC 日志2. 不同收集器的日志格式二、关键指标与分析维度1.

java中新生代和老生代的关系说明

《java中新生代和老生代的关系说明》:本文主要介绍java中新生代和老生代的关系说明,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录一、内存区域划分新生代老年代二、对象生命周期与晋升流程三、新生代与老年代的协作机制1. 跨代引用处理2. 动态年龄判定3. 空间分

Java内存分配与JVM参数详解(推荐)

《Java内存分配与JVM参数详解(推荐)》本文详解JVM内存结构与参数调整,涵盖堆分代、元空间、GC选择及优化策略,帮助开发者提升性能、避免内存泄漏,本文给大家介绍Java内存分配与JVM参数详解,... 目录引言JVM内存结构JVM参数概述堆内存分配年轻代与老年代调整堆内存大小调整年轻代与老年代比例元空

C++高效内存池实现减少动态分配开销的解决方案

《C++高效内存池实现减少动态分配开销的解决方案》C++动态内存分配存在系统调用开销、碎片化和锁竞争等性能问题,内存池通过预分配、分块管理和缓存复用解决这些问题,下面就来了解一下... 目录一、C++内存分配的性能挑战二、内存池技术的核心原理三、主流内存池实现:TCMalloc与Jemalloc1. TCM

Redis过期删除机制与内存淘汰策略的解析指南

《Redis过期删除机制与内存淘汰策略的解析指南》在使用Redis构建缓存系统时,很多开发者只设置了EXPIRE但却忽略了背后Redis的过期删除机制与内存淘汰策略,下面小编就来和大家详细介绍一下... 目录1、简述2、Redis http://www.chinasem.cn的过期删除策略(Key Expir

Java空指针异常NullPointerException的原因与解决方案

《Java空指针异常NullPointerException的原因与解决方案》在Java开发中,NullPointerException(空指针异常)是最常见的运行时异常之一,通常发生在程序尝试访问或... 目录一、空指针异常产生的原因1. 变量未初始化2. 对象引用被显式置为null3. 方法返回null

基于Python实现智能天气提醒助手

《基于Python实现智能天气提醒助手》这篇文章主要来和大家分享一个实用的Python天气提醒助手开发方案,这个工具可以方便地集成到青龙面板或其他调度框架中使用,有需要的小伙伴可以参考一下... 目录项目概述核心功能技术实现1. 天气API集成2. AI建议生成3. 消息推送环境配置使用方法完整代码项目特点

JavaScript实战:智能密码生成器开发指南

本文通过JavaScript实战开发智能密码生成器,详解如何运用crypto.getRandomValues实现加密级随机密码生成,包含多字符组合、安全强度可视化、易混淆字符排除等企业级功能。学习密码强度检测算法与信息熵计算原理,获取可直接嵌入项目的完整代码,提升Web应用的安全开发能力 目录

JDK9到JDK21中值得掌握的29个实用特性分享

《JDK9到JDK21中值得掌握的29个实用特性分享》Java的演进节奏从JDK9开始显著加快,每半年一个新版本的发布节奏为Java带来了大量的新特性,本文整理了29个JDK9到JDK21中值得掌握的... 目录JDK 9 模块化与API增强1. 集合工厂方法:一行代码创建不可变集合2. 私有接口方法:接口

Java内存区域与内存溢出异常的详细探讨

《Java内存区域与内存溢出异常的详细探讨》:本文主要介绍Java内存区域与内存溢出异常的相关资料,分析异常原因并提供解决策略,如参数调整、代码优化等,帮助开发者排查内存问题,需要的朋友可以参考下... 目录一、引言二、Java 运行时数据区域(一)程序计数器(二)Java 虚拟机栈(三)本地方法栈(四)J