学习 Rust 的第七天：如何理解引用

大家好，

今天是我学 Rust 的第7天，今天我要来看一下引用和借用。昨天我学习了 Rust 的所有权模型，如果你对 Rust 一无所知的话，那篇文章是必读的。

引用

昨天我们看到，将参数传递给函数与将值赋给另一个变量产生了相同的效果，实际上导致了所有权的丧失。不过，有一个解决方法。
如果你了解 C 语言，指针 是 C 语言的一个重要概念。而引用与之类似。

让我们看一下代码并理解它：

fn main(){  
  let s1: String = String::from("Hello World");  
  let length: usize = calculate_length(&s1); // & 用于传递字符串的引用  
  println!("`{}` 的长度为 {}" ,s1,length);  
}  
  
fn calculate_length(s: &String) -> usize {  
  s.len()  
 }

Rust 中的引用是指针，允许借用和访问数据而不转移所有权，有助于内存安全，防止数据竞争。

解释：

• fn main(): 程序的入口点。
• let s1: String = String::from("Hello World");: 声明一个 String 变量 s1，值为 “Hello World”。
• let length: usize = calculate_length(&s1);: 调用 calculate_length 函数，传递对字符串 s1 的引用。
• fn calculate_length(s: &String) -> usize: 函数以对 String 的引用 (&String) 作为参数，并返回它的长度作为 usize 类型。
• s.len(): 获取引用 s 所指向的 String 的长度。
• println!("{} 的长度为 {}" ,s1, length);: 打印原始字符串 s1 及其长度。

关键概念：

• & 用于传递对字符串的引用 (&s1)，而不是转移所有权，防止字符串被移动或克隆。
• 这种借用允许 calculate_length 函数在不获取所有权的情况下操作字符串。
• 引用默认为不可变。

感谢 Let's Get Rusty 在他的 YouTube 频道上提供这么棒的解释。

可变引用

我们上面看到的是不可变引用，我们无法真正改变值，但我们可以从中读取。让我们来看看 可变引用。

fn main() {  
    let mut s1 = String::from("Hello");  
  
    // 传递可变引用给 modify_string 函数  
    modify_string(&mut s1);  
  
    // 原始字符串现在被修改了  
    println!("修改后的字符串: {}", s1);  
}  
  
fn modify_string(s: &mut String) {  
    s.push_str(", World!"); // 通过追加来修改字符串  
}

解释：

• fn main(): 程序的入口点。
• let mut s1 = String::from("Hello");: 声明一个可变的 String 变量 s1。
• modify_string(&mut s1);: 调用 modify_string 函数，传递对 s1 的可变引用。
• fn modify_string(s: &mut String): 函数以对 String 的可变引用 (&mut String) 作为参数。
• s.push_str(", World!");: 通过追加将 “, World!” 添加到 s 所指向的字符串。
• println!("修改后的字符串: {}", s1);: 打印修改后的字符串。

关键概念：

• 可变引用可以通过 &mut 变量名 进行传递。

可变引用的规则

• 对于特定数据片段，只允许一个可变引用或多个不可变引用。
• 在可变引用有效时，不允许对相同数据进行其他引用。
• 可变引用受其作用域的约束，防止悬空引用。
• 在特定作用域内只能存在一个可变引用，以确保协调的修改。

简单来说，一个特定作用域内只能存在一个对变量的可变引用。

虽然不可变引用的数量可以是无限的。

但是，不可变和可变引用可以同时存在于相同的作用域内。

示例：

fn main(){  
  let mut string1: String = String::from("Hello World");  
  
  let reference1: &String = &string1;  
  let reference2: &String = &string1;  
    
  takes_ownership(reference1);  
  takes_ownership(reference2);  
    
  let _mut_ref: &mut String = &mut string1;  
}  
  
fn takes_ownership(_r1: &String){  
}

这个例子完全没问题，因为在我们创建 _mut_ref 时，reference1 和 reference2 已经超出了作用域。

// 这段代码会导致错误  
fn main(){  
  let mut string1: String = String::from("Hello World");  
  
  let reference1: &String = &string1;  
  let reference2: &String = &string1;  
  
  // 因为这一行  
  let _mut_ref: &mut String = &mut string1;  
  takes_ownership(reference1);  
  takes_ownership(reference2);  
    
}  
  
fn takes_ownership(_r1: &String){  
}

结论

在学习 Rust 的旅程中，第7天探讨了引用和借用，这是内存安全的基本概念。不可变引用允许在不转移所有权的情况下读取数据，而可变引用则允许修改，但必须遵守规则以确保独占访问和防止数据