Rust 各类智能指针、所有权和内存区域关系，值得你看！

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！

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，运行结果的第四行和第二行，地址的结果最接近，说明String::from("1")的所有权转移给Box后，String::from(“1”)从栈中转移到堆中了，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上

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，v1和v2的地址和栈的地址差距很大
• 结论：Rc和Arc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()被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，1被Box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
  

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！

---