智能指针概述

一、概述

指针：一个变量在内存中包含的是一个地址（指向其他数据），该变量就是一个指针。在Rust中最常见的指针就是“引用”。引用使用&标注，它会借用它指向的值，而且没有其余的开销，它也是最常见的指针类型。

智能指针是这样的一些数据结构：行为和指针相似，但有额外的元数据和功能。

二、引用计数（reference counting）智能指针类型

引用计数智能指针是通过记录所有者的数量，使一份数据被多个所有者同时持有，并在没有任何所有者时自动清理数据。通过这个概念我们得知引用和智能指针有所不同，引用是借用数据，而智能指针很多时候都拥有它所指向的数据。以下是智能指针的例子

• String
• Vec<T>

它们都拥有一片内存区域，并且允许用户对其操作。而且它们还有元数据，例如容量等。此外他们还提供额外的功能或保障，如String保障其数据都是合法的UTF8编码。

三、智能指针的实现

智能指针通常使用struct实现，和一般结构体不同的是，智能指针的结构体通常会实现Deref和Drop这两个Trait。Deref trait允许智能指针struct的实例像引用一样使用，Drop trait允许你自定义当智能指针实例离开作用域时运行的代码。

四、智能智能的内容

在下面几节中，将介绍标准库中常见的智能指针

• Box<T>：在heap内存上分配
• Rc<T>：启用多重所有权的引用计数类型
• Ref<T>和RefMut<T>，通过RefCell<T>访问：在运行时而不是编译时强制借用规则的类型

此外还将介绍以下两个知识点

• 内部可变模式（interior mutability pattern）：不可变类型暴露出可修改其内部值的API
• 引用循环（reference cycles）：它们如何泄露内存，以及如何防止其发生