什么是智能指針？

傳統(tǒng)的指針，如C++中的裸指針，需要開發(fā)者自己申請和釋放，如果開發(fā)者在使用過程中疏漏了回收，將會造成內存泄漏，在部署
實施時也會有oom的風險，智能指針即是為了解決這類問題而出現(xiàn)的，老生常談的shared_ptr，unique_ptr，weak_ptr等，都是通過設計使得代碼自動管理回收堆上的內存，提高代碼的健壯性和方便性。

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什么是Rust中的智能指針？

Rust由于其嚴格的安全性和所有權機制，除unsafe寫法外，所有的堆內存都是通過語言特性管理的。其目的和其他語言一致都是為了健壯性和方便使用，與C++的智能指針使用的機制并無二致，都是使用了RAII（即資源獲取即初始化），常見的rust智能指針有Box，Rc，Arc，Weak等。(個人理解：因為rust中的智能指針常與引用符號&結合使用，與其叫做智能指針，不如叫智能引用。)

Rust中的智能指針Box

首先看一下C++中的unique_ptr:
1.unique_ptr所指向(引用)的資源只能被unique_ptr所獨占,不能被Copy,只能被轉移。
2.自動析構不計數(shù)(結合一中的定義，獨占型指針也沒有任何計數(shù)的必要)
以上是unique_ptr的特點，這也是Rust中Box的主要特點：
只能轉移所有權，不能Copy，同時只能有一個有效的Box。

Box的使用場景

由于Box的獨占特點，其使用一般可以用在：

1. 避免深拷貝一些多字節(jié)的數(shù)據(jù)
2. 此文中提到的特征對象作為返回值使用,個人理解這是Box的最有用且最常用之處。
3. 作為容器中得item如:

vec![Box<dyn Noise>] //比較適合在實踐一些設計模式時使用

代碼示例：

fn returns_noise(isdog: bool) -> Box<dyn Noise> {if isdog {Box::new(Dog {voice: String::from("wangwang",),})} else {Box::new(Cat {voice: String::from("miaomiao",),})}
}

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Rust中的智能指針Rc與Arc

Rc: 全稱 Reference Count，即引用計數(shù)。
Arc: 全稱Atomic Reference Count，即原子性引用計數(shù)。

由定義可知，Arc對比與Rc的一大優(yōu)點就是原子性，既線程安全。而實現(xiàn)了線程安全勢必要損失了一些性能，所以Rc比Arc性能要更好些，這兩個智能指針都是只讀的 。
Rc與C++中的Shared_ptr機制類似，都是通過引用計數(shù)和RAII最終實現(xiàn)對于堆內存的自動控制，兩者都是線程不安全的，最大的區(qū)別便是Rc只讀。
代碼示例

{	let rc1 = Rc::new(String::from("hello world"));let rc2 = Rc::clone(&rc1);let rc3 = Rc::clone(&rc1);
}{	let mystr = String::from("hello world");let bx2 = Box::new(&mystr);let bx3 = Box::new(&mystr);//got error
}

以上是Rc與Box間的對比，由于所有權的轉移bx3在二次借用時便會出錯，而rc擁有計數(shù)規(guī)則，上述代碼將通過編譯。

這里細心的同學會留意到clone，這里只是淺拷貝。
原則上，棧上數(shù)據(jù)基本都可以直接復制，而堆上內存申請性能相對較慢，堆上內存非必要情況下不做深拷貝，同理，如果你作為一個語言開發(fā)者，非必要情況下也不會默認將堆上內存直接深拷貝。

Arc是Rc的線程安全版本，用法函數(shù)基本一致，不做代碼示例，有需要可用自行查閱。

rust中的RefCell

在之前我們提到過Rc與C++中的shared_ptr很接近，但是是只讀的，如何做到內部可變 —> 結合RefCell。

內部可變：在不改變外部套殼的情況下，可更改內部數(shù)值。

	let s = Rc::new(RefCell::new("hello ".to_string()));let s1 = s.clone();let s2 = s.clone();s2.borrom_mut().push_str("world");println!("{:?}",s);println!("{:?}",s1);println!("{:?}",s2);

均打印出 hello world

refcell的缺點：

代碼使用了refcell后，rust被遵循的借用三大規(guī)則被移動到運行時，強制panic(也算比較安全，至少比unsafe從字面上的來看更舒服些)

rust中的weak

先來看看C++中的weak_ptr定義

std::weak_ptr is a smart pointer that holds a non-owning (“weak”) reference to an object that is managed by std::shared_ptr. It must be converted to std::shared_ptr in order to access the referenced object.
std::weak_ptr models temporary ownership: when an object needs to be accessed only if it exists, and it may be deleted at any time by someone else, std::weak_ptr is used to track the object, and it is converted to std::shared_ptr to acquire temporary ownership. If the original std::shared_ptr is destroyed at this time, the object’s lifetime is extended until the temporary std::shared_ptr is destroyed as well.
Another use for std::weak_ptr is to break reference cycles formed by objects managed by std::shared_ptr. If such cycle is orphaned (i.e., there are no outside shared pointers into the cycle), the shared_ptr reference counts cannot reach zero and the memory is leaked. To prevent this, one of the pointers in the cycle can be made weak.

總之，weak_ptr很弱，只記錄狀態(tài)信息，不保證一定存在，同時(主要)為了解決shared_ptr造成的循環(huán)引用，通常也不會單獨出現(xiàn)，必須要轉換成shared_ptr.
對比rust中的weak也是幾乎一樣的設計理由和使用條件，不保證引用一定存在，所以它返回Option< Rc < T > >,代碼寫法即upgrade升級到Rc，或將Rc降級到weak。

代碼示例：

use std::rc::{Rc, Weak};
use std::cell::RefCell;
#[derive(Debug)]
struct Node {value: i32,parent: RefCell<Weak<Node>>,children: RefCell<Vec<Rc<Node>>>,
}fn main() {let _leaf = Rc::new(Node {value: 3,parent: RefCell::new(Weak::new()),children: RefCell::new(vec![]),});
}

Deref和Drop

1. Deref: 將引用中的實際值解出并使用，是Rust中最常見的隱式轉換，如將String類型傳入 &str入參時等等
2. Drop: 釋放資源，類似于析構函數(shù)，同樣的，有默認實現(xiàn)，也有主動重寫。
3. Deref 是特征，一般開發(fā)者僅會為自定義的智能指針實現(xiàn)解引用特征。
4. 解引用可遞推，所以在隱式轉換時常常有多層的解引用。

總結

本章結合題目非常適合鏈表練習。

如有勘誤，敬請指出。