【Rust自学】4.3. 所有权与函数

4.3.0 写在正文之前

在学习了Rust的通用编程概念后，就来到了整个Rust的重中之重——所有权，它跟其他语言都不太一样，很多初学者觉得学起来很难。这个章节就旨在让初学者能够完全掌握这个特性。

本章有三小节：

• 所有权：栈内存 vs. 堆内存
• 所有权规则、内存与分配
• 所有权与函数（本文）

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4.3.1. 把值传递给函数

在语义上，把值传递给函数和把值赋给变量是类似的，所以一句话总结：函数参数传递跟赋值操作是一样的

接下来详细解释一下：把值传递给函数将会发生移动（Move）或者复制（Copy）

• 对于实现了Copy trait的数据类型，会发生复制，所以原本的变量不受影响，能够继续使用
• 对于没有实现Copy trait的数据类型，会发生复制，所以原本的变量会被弃用，不可使用

Copy trait、移动、复制的详细介绍在上一篇文章4.2. 所有权规则、内存与分配有讲,这里不再作阐述

fn main(){
	let machine = String::from("6657");
	wjq(machine);

	let x = 6657;
	wjq_copy(x);
	println!("x is:{}", x);
}

fn wjq(some_string::String){
	println!("{}", some_string);
}

fn wjq_copy(some_number::i32){
	println!("{}", some_number);
}

• 对于变量machine：

  • String 是一种复杂数据类型，分配在堆上，并且没有实现Copy trait。
  • 当 machine 被传递给 wjq 函数时，发生了移动（Move），即所有权从变量 machine 转移到了函数参数 some_string。
  • 此时，machine 的所有权被转移，函数 wjq 可以正常使用它，但原来的变量 machine 不再可用。如果尝试在之后使用 machine，编译器会报错。

• 对于变量x：

  • i32 是一种基本数据类型，大小固定，分配在栈上，并且实现了 Copy trait。
  • 当 x 被传递给 wjq_copy 函数时，发生了复制（Copy），即变量 x 的值被复制了一份传递给了函数参数 some_number。
  • 由于是值的复制，原变量 x 不受影响，可以在函数调用之后继续使用。

• 对于变量some_string：

  • 其作用域从第10行被声明开始，到第12行的}时就离开了作用域
  • 在离开作用域时Rust会自动调用drop函数释放变量some_string所占的内存

• 对于变量some_number：

  • 其作用域是从第14行被声明开始，到第16行的}时就离开了作用域
  • 离开作用域时不会有特殊的事情发生，因为实现了Copy trait的类型在离开作用域时不会调用 Drop

4.3.2. 返回值与作用域

函数在返回值的过程中同样也会发生所有权的转移。

fn main(){
	let s1 = give_ownership();
	let s2 = String::from("6657");
	let s3 = takes_and_gives_back(s2);
}

fn give_ownership() -> String {
	let some_string = String::from("machine");
	some_string
}

fn takes_and_gives_back(a_string:String) -> String {
	a_string
}

• 函数 give_ownership 的行为：

  • give_ownership 函数创建了一个 String 类型的变量 some_string，它的所有权属于 give_ownership 函数。
  • 当 some_string 作为返回值返回时，其所有权被转移到调用者，即变量 s1。
  • 结果是，some_string 离开 give_ownership 的作用域后不会被释放，因为它的所有权已交给 s1。

• 函数 takes_and_gives_back 的行为：

  • takes_and_gives_back 函数接受一个 String 类型的参数 a_string。调用该函数时，传入的参数（s2）的所有权被转移到函数的参数 a_string。
  • 函数将 a_string 返回时，其所有权从 a_string 再次转移给调用者，即变量 s3。
  • 此时，变量 s2 不再可用，因为其所有权已被转移给 takes_and_gives_back，而函数的返回值赋给了 s3。

一个变量的所有权总是遵循同样的模式：

• 把一个值赋给其它变量时就会发生移动，只有实现了Copy trait 的类型（如基本类型i32, f64 等），在赋值时才会进行复制
• 当一个包含堆数据的变量离开作用域时，它的值就会被drop函数清理掉，除非数据的所有权被移动到另一个变量上。

4.3.3. 让函数使用某个值而不获得其所有权

有的时候代码的本意是让函数使用变量，但不想因此失去对数据的使用权，这时候就可以这么写：

fn main(){
	let s1 = String::from("Hello");
	let (s2, len) = calculate_length(s1);
	println!("The length of '{}' is {}", s2, len);
}

fn calculate_length(s:String) -> (String, uszie) {
	let length = s.len();
	(s, length)
}

在这个例子中，s1不得不把所有权交给s，但这个函数在返回时把s也原封不动地返回，把数据所有权交给了s2，这样做就把数据所有权又交给了main函数里的变量，使得s1下的数据又能够在main函数中使用（虽然换了个变量名）。

这种做法太麻烦，也太笨了。 Rust针对这种场景有一个特性叫引用(Reference),让函数使用某个值而不获得其所有权。 这个特性将会在下篇文章中讲。