rust入坑指南之ownership

作者：京东零售 王梦津

I. 前言

Rust，不少程序员的白月光，这里我们简单罗列一些大牛的评价。

Linus Torvalds：Linux内核的创始人，对Rust的评价是：“Rust的主要优点是代码的安全性和速度，很难在C++中实现这种安全性，而且Rust编译器会捕获很多C++难以发现的错误”。

Brian Kernighan：C语言的创始人之一，对Rust的评价是：“Rust是一门非常强大的程序语言，在资源管理、内存安全、多线程等方面具有很强的能力”。

Rob Pike：Go语言的创始人之一，对Rust的评价是：“Rust是一门很有前途的语言，它将许多最佳实践和先进技术整合在了一起，是未来系统编程的重要选择”。

越来越多大学的课程设计中也将rust作为了一个选项，

比如获得国家精品课程的清华大学的操作系统: http://rcore-os.cn/rCore-Tutorial-Book-v3/

如果上面这些让你对rust感兴趣了的话，可以移步官方学习链接：https://doc.rust-lang.org/book/

II. Rust Ownership概述

这篇文章我们介绍一下rust的一个核心概念 ownership

Ownership是Rust语言的一个核心概念，它决定了一个值在程序中的生命周期以及对其访问权限的限制。Rust的Ownership有以下几个特点：

Rust有严格的内存安全性：Ownership规则决定了在程序中每一个值的生命周期，因此在Rust程序中不存在内存泄漏和数据竞争问题。

Rust是一种静态语言：在编译阶段就可以确定程序中每一个值的生命周期，因此程序的性能是非常稳定的。

明确的资源管理：Ownership规则决定了程序中的资源如何被分配，释放和管理，因此程序员不必手动进行内存管理。

总的来说，Rust的Ownership提供了一种通过明确的规则管理内存和资源的方式，从而避免了许多常见的编程错误，使程序员能够开发出更安全，高效，可靠的程序。

III. Ownership的代码实践

// Rust代码
fn main() {
 let v = vec![1, 2, 3];
 let _v2 = v;
 println!("{:?}", v);
}

上面的 Rust 代码会产生编译错误，因为在 Rust 中一个变量只能有一个所有者。在本代码中，当将 v 赋值给变量 v2 时，v 就不再拥有它分配的内存，所以 v 不能被使用。相比之下，C++代码是这样的：

#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
 std::vector<int> v = {1, 2, 3};
 std::vector<int> v2 = v;
 std::cout << v[0] << std::endl;
 return 0;
}

这段 C++ 代码不会产生任何错误，即使 v 被赋值给 v2，v 仍然可以被使用。这是因为 C++ 使用垃圾回收机制，它在运行时才检测到内存问题，而 Rust 使用编译期所有权管理机制，可以在编译阶段发现内存问题，更安全。

IV. Ownership与内存管理

首先和c++相比

C++不提供类似于Rust Ownership的特性主要是因为C++语言的历史和设计目标的差异。C++在更早的时代就已经存在，并且它的目标是在C语言的基础上增加面向对象编程的支持。它的目标是提供最大的灵活性和可控性，以便开发人员可以最大限度地利用系统资源和高效的底层操作。因此，在C++中，内存管理的责任主要在开发人员的身上。

而Rust语言则在现代编程语言中引入了Ownership概念，其目标是通过对内存管理和资源管理的严格限制来提高代码的安全性和可靠性。在Rust语言中，Ownership机制可以防止很多常见的编程错误，例如悬空指针、数组越界、使用已释放的内存等。因此，如果C++也想要实现类似的特性，那么它必须从语言设计的角度进行许多改变，而这在当前已经有大量C++代码存在的情况下是很困难的。

总之，C++和Rust语言的内存管理和Ownership特性之间的差异主要是由于两种语言的历史和目标不同导致的。C++更注重开发人员的灵活性和可控性。

和我们熟悉的jvm垃圾回收相比

设计目标：Rust Ownership 旨在在编译时避免内存问题，例如空间泄漏和使用释放的对象，并保证程序的安全性和性能。相比之下，JVM 垃圾回收则是在运行时管理内存的机制，旨在解决内存泄漏和碎片化问题。

编程体验：Rust Ownership 需要程序员经常手动管理对象的生命周期，对语法要求比较高。相比之下，JVM 垃圾回收则不需要程序员进行内存管理，但是运行时可能会因垃圾回收带来性能问题。

内存安全：Rust Ownership 通过在编译时避免内存问题，提供了更高的内存安全保证。相比之下，JVM 垃圾回收可能存在内存问题，例如内存泄漏，但通常情况下还是比较安全的。

性能：Rust Ownership 可以通过避免编译时避免内存问题来提高性能。相比之下，JVM 垃圾回收的性能可能会受到垃圾回收带来的影响，但它仍然可以通过其他方式优化性能。

V. 总结

本文介绍了Ownership的概念、特点和优势。

让熟悉JVM生态的我们了解了另一个生态下更加显式的内存管理、高效的内存分配以及代码安全性和可读性的设计思路，也同时告诉了我们程序语言的设计上对于成本、效率永无止境的追求。