📘 目錄

1. 內存結構基礎：棧、堆、數據段
2. Rust 的內存管理機制（對比 C/C++、Java）
3. Drop：Rust 的自動清理機制
4. Deref：為什么 *x 能訪問結構體內部值
5. Rc：多個變量“共享一個資源”怎么辦？
6. Weak：如何打破 Rc 的循環引用？
7. borrow_mut 和 downgrade 是什么意思？
8. 👁 Rc / Weak / Deref / Drop 關系圖
9. 總結 & 使用建議

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1?? 內存結構基礎

Rust 程序運行時，內存大致分為：

區域	用途說明	生命周期
棧	存儲函數調用的局部變量	函數調用期間
堆	存儲動態分配的大對象	顯式釋放或自動釋放
數據段	靜態變量、全局變量等	程序運行全過程

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2?? Rust 的內存管理機制

• Rust 不靠垃圾回收器
• 通過“所有權 + 借用”系統管理內存
• 編譯時就能判斷內存是否正確釋放

fn main() {let s = String::from("hello");let t = s;// println!("{}", s); // ? 錯誤：s 的所有權已經被轉移給 t
}

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3?? Drop：變量作用域結束自動釋放

你可以實現 Drop trait，在變量被釋放時自動執行邏輯。

struct Connection;impl Drop for Connection {fn drop(&mut self) {println!("連接關閉！");}
}fn main() {let _conn = Connection;println!("連接中…");
}
// 輸出：連接中… ? 連接關閉！

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4?? Deref：讓結構體支持 *x

Rust 中 *x 默認是用于“解引用”指針或引用。如果你想讓自己寫的結構體也支持 *x，就需要實現 Deref。

use std::ops::Deref;struct MyBox<T>(T);impl<T> Deref for MyBox<T> {type Target = T;fn deref(&self) -> &Self::Target {&self.0 // 訪問結構體里的第一個字段}
}

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5?? Rc：多個變量想“共同擁有”一個資源？

默認變量所有權不能共享：

let a = String::from("hi");
let b = a; // a 不再擁有字符串

如果你希望多個變量共享一個資源（比如多個節點共享同一根節點），可以用：

use std::rc::Rc;let a = Rc::new(String::from("hello"));
let b = Rc::clone(&a);  // ? 不是深拷貝，只是計數 +1
let c = Rc::clone(&a);

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6?? Weak：如何解決 Rc 的循環引用？

🌀 什么是循環引用？

a → b → a   // 永遠互相指著，永遠無法釋放

? Weak 是什么？

• Rc<T>：是“強引用”，決定資源釋放
• Weak<T>：是“弱引用”，不會影響資源生命周期

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7?? borrow_mut 和 downgrade 是什么意思？

🔹 borrow_mut 是什么？

當你使用 RefCell<T> 來包裹一個值時，可以在運行時借用它的可變引用。

use std::cell::RefCell;let x = RefCell::new(5);
*x.borrow_mut() = 10;  // ? 可變借用并修改

解釋：

• .borrow_mut()：是 RefCell 提供的方法
• 它返回一個可變引用，類似于 &mut T，但是在運行時檢查是否有沖突

📌 注意：不能同時有可變和不可變借用，否則運行時會 panic。

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🔹 downgrade 是什么？

Rc::downgrade(&rc) 是把一個 Rc<T> 強引用變成 Weak<T> 弱引用。

let strong = Rc::new(String::from("Rust"));
let weak = Rc::downgrade(&strong); // 不增加引用計數

可以用 weak.upgrade() 把 Weak 轉回 Rc，如果值還活著，就返回 Some(Rc)，否則是 None。

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🧪 示例：父子節點用 Weak 打破循環引用

use std::rc::{Rc, Weak};
use std::cell::RefCell;struct Node {value: i32,parent: RefCell<Option<Weak<Node>>>,  // 👈 防止循環引用children: RefCell<Vec<Rc<Node>>>,
}fn main() {let parent = Rc::new(Node {value: 1,parent: RefCell::new(None),children: RefCell::new(vec![]),});let child = Rc::new(Node {value: 2,parent: RefCell::new(Some(Rc::downgrade(&parent))),  // 🔥 不增加計數children: RefCell::new(vec![]),});parent.children.borrow_mut().push(child.clone());// 程序結束時能正確釋放所有節點
}

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8?? 👁 Rc / Weak / Deref / Drop 關系圖

   ┌────────────┐│ Rc<T>      │?─────┐└────────────┘      │ Rc::clone()▲              ││              ││ Rc::downgrade│▼              │┌────────────┐      ││ Weak<T>    │────┐ │└────────────┘    │ ││            │ ││ upgrade()  ▼ ▼│       ┌─────────┐│       │ *x 解引用│（Deref）▼       └─────────┘drop()（當 Rc 引用數為 0 自動觸發）

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? 總結 & 建議

工具	功能說明	典型使用場景
Rc<T>	多個所有者，共享資源	單線程共享結構，如樹結構
Weak<T>	不增加計數，防止循環引用	父指向子用 Rc，子指向父用 Weak
RefCell<T>	運行時可變借用檢查	單線程內部可變性
borrow_mut	在 RefCell 中獲取可變引用	RefCell<i32>.borrow_mut()
downgrade	將 Rc 轉為 Weak，不影響引用計數	避免結構間強依賴
Deref	讓自定義類型也能用 *x 訪問內部值	智能指針封裝
Drop	離開作用域時自動釋放資源	自動釋放連接、緩存等

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