🦀 Rust 所有權機制

📚 目錄

1. 什么是值類型和引用類型？值語義和引用語義？
2. 什么是所有權？為什么 Rust 需要它？
3. 所有權的三大原則（修正版）
4. 移動語義 vs 復制語義：變量賦值到底發生了什么？
5. 綁定和作用域：值的“活多久”與“誰管它”
6. 引用和借用：本質是什么？為什么這么設計？
7. 借用的三條規則（逐條解釋+示例）
8. 生命周期：引用能用多久？
9. 生命周期參數：為什么需要？怎么用？
10. Rust 的借用檢查器是怎么幫你“兜底”的？
11. 總結與學習建議

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1?? 什么是值類型和引用類型？值語義和引用語義？

?? 值類型（Value Type）

變量里存的是實際的數據。

let x = 10;  // x 是 i32 值類型

?? 引用類型（Reference Type）

變量里存的是指向其他數據的“地址”。

let x = 10;
let y = &x;  // y 是對 x 的引用，類型是 &i32

🔍 值語義 vs 引用語義

概念	解釋	示例
值語義	每次賦值都復制/移動數據本身	let b = a;
引用語義	多個變量共享同一個值的訪問權（指針）	let r = &a;

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2?? 什么是所有權？為什么 Rust 需要它？

在 Rust 中，所有權機制用于管理內存，確保內存安全，不靠垃圾回收（GC），也不手動 free。

通俗理解：誰擁有這個數據，誰負責清理它。

• 避免懸空引用
• 自動釋放資源（變量離開作用域）
• 避免多線程數據競爭

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3?? Rust 所有權的三大原則

1. 每個值在任意時刻只能有一個所有者。
2. 當所有者離開作用域，值會被自動釋放。
3. 一個值只能有一個可變引用，或任意多個不可變引用，但不能同時存在。

let a = String::from("hello");
let b = a;        // a 的所有權移動到 b
// println!("{}", a); // ? 報錯：a 被移動了

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4?? 移動語義 vs 復制語義

let a = 10;        // a 是 Copy 類型
let b = a;         // 自動復制，a 仍然有效let s1 = String::from("Hi");
let s2 = s1;       // 所有權移動，s1 失效

想要深拷貝，用 .clone()：

let s1 = String::from("Rust");
let s2 = s1.clone(); // ? s1 仍有效

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5?? 綁定和作用域

變量只在其“作用域”內有效：

{let name = String::from("Tom");println!("{}", name);
} // name 離開作用域，自動釋放

作用域由 {} 包圍，函數、if、match、循環等都會創建作用域。

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6?? 引用和借用：到底有什么區別？

? 本質解釋：

• 引用（reference）是“變量的地址”（通過 & 獲取）
• 借用（borrowing）是“使用別人的值但不擁有它”的行為

🧠 所以：“引用”是工具，而“借用”是動作。

舉例說明：

let s = String::from("Rust");
let r = &s; // 你用 &s 創建了一個“引用”，這就是“借用了 s 的值”

概念	通俗解釋	Rust 表現形式
引用	地址	&a、&mut a
借用	臨時借東西不擁有	let r = &a

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7?? 借用的三條規則（逐條解釋+示例）

規則 1：借用不能比原值活得更久（生命周期限制）

fn dangle() -> &String {let s = String::from("oops");&s // ? s 被釋放，引用懸空
}

規則 2：可變借用具有獨占性

let mut s = String::from("hi");
let r1 = &mut s;
// let r2 = &mut s; // ? 同時只能有一個可變借用

規則 3：有不可變借用時，不能再借出可變引用

let mut s = String::from("hello");
let r1 = &s;
let r2 = &s;
// let r3 = &mut s; // ? 報錯：不能混合借用

📌 原則：只讀可以多個，可寫只能一個，不能混用。

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8?? 生命周期：引用能用多久？

生命周期就是引用在內存中能活多久。

Rust 不允許引用指向已釋放的內存：

fn dangle() -> &String {let s = String::from("hi");&s // ? 返回了已經釋放的 s
}

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9?? 生命周期參數：為什么需要？怎么用？

當函數的參數和返回值中有引用，Rust 要你說明它們“誰活得久”。這就是“生命周期參數”。

fn longest<'a>(x: &'a str, y: &'a str) -> &'a str {if x.len() > y.len() { x } else { y }
}

解釋：

• <'a> 是生命周期參數
• x、y、返回值 都必須活得跟 'a 一樣久

📌 一般來說，編譯器可以自動推斷。但在函數返回引用時，必須顯式寫出生命周期參數。

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🔟 Rust 的借用檢查器是怎么幫你的？

Rust 有一個非常強大的“借用檢查器”（Borrow Checker），會在編譯階段檢查：

• 有沒有懸空引用？
• 可變引用有沒有被別名？
• 是否混用了可變和不可變引用？
• 生命周期是否符合規則？

🧠 你寫錯了引用規則，Rust 不會讓你運行，而是直接編譯失敗。

? 借用檢查器就是 Rust 安全的“守門員”！它會嚴格替你把關內存安全。

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🔚 總結與學習建議

概念	通俗解釋
所有權	誰擁有值，誰負責清理
移動	所有權轉移，原值失效
復制	創建副本，兩個變量互不影響
借用	臨時訪問但不擁有，分可變/不可變
引用	表示地址，借用的語法工具
生命周期	引用能活多久（不能活得比原值久）
生命周期參數	顯式告訴編譯器“誰和誰一樣久”

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