Rust 学习笔记 06：引用与借用 (References & Borrowing) 下

“Borrow checkers are the strict librarians of the programming world.”

上一集我们讲了所有权 (Ownership)：把东西给别人（Move），自己就没了。这虽然安全，但太麻烦了。

比如我想计算一个字符串长度，难道每次都要把所有权传进去，算完再传回来？

1// 痛苦的写法
2fn calculate_length(s: String) -> (String, usize) {
3    let length = s.len();
4    (s, length) // 还要把 s 传回去，心累
5}

Rust 说：别急，你可以 借 (Borrow) 啊。

1. 引用 (References)

引用允许你使用值但不获取其所有权。在 Rust 中，用 & 符号表示。

 1fn main() {
 2    let s1 = String::from("hello");
 3
 4    // 传引用：&s1
 5    let len = calculate_length(&s1);
 6
 7    // s1 依然有效！因为我们只是借出去了，没送出去。
 8    println!("The length of '{}' is {}.", s1, len);
 9}
10
11// 接收引用：&String
12fn calculate_length(s: &String) -> usize {
13    s.len()
14}

这叫 借用 (Borrowing)。就像你借了朋友的书，你看完了得还回去（离开作用域），但书还是朋友的。

2. 可变引用 (Mutable References)

借来的书能乱涂乱画吗？默认不行（引用默认不可变）。如果非要改，得申请 可变引用 (&mut)。

 1fn main() {
 2    let mut s = String::from("hello");
 3
 4    change(&mut s);
 5    println!("{}", s); // hello, world
 6}
 7
 8fn change(some_string: &mut String) {
 9    some_string.push_str(", world");
10}

3. 借用规则 (The Rules)

这是 Rust 萌新最容易撞墙的地方。借用规则非常严格，为了防止 数据竞争 (Data Race)。

规则一：一山不容二虎（可变引用） 在特定作用域内，对某一块数据，只能有一个可变引用。

1let mut s = String::from("hello");
2let r1 = &mut s;
3let r2 = &mut s; // 报错！
4// 理由：r1 正在改 s，r2 也要改 s，容易打架。

规则二：读写互斥 你不能在拥有不可变引用（读锁）的同时，拥有可变引用（写锁）。

1let mut s = String::from("hello");
2let r1 = &s; // 我在读
3let r2 = &s; // 我也在读，没问题
4let r3 = &mut s; // 报错！
5// 理由：r1 和 r2 以为数据不会变，结果 r3 偷偷改了，r1/r2 就读到脏数据了。

总结为一句话：要么有很多个只读的（&T），要么只能有一个可写的（&mut T）。

4. 悬垂引用 (Dangling References)

在 C++ 中，你可能会不小心返回一个栈上局部变量的指针，导致指针指向无效内存。在 Rust 中，编译器会直接教你做人。

1fn dangle() -> &String {
2    let s = String::from("hello");
3    &s // 报错：s 离开作用域就释放了，你返回个寂寞？
4}

解决方法：直接返回 String（转移所有权），而不是引用。

5. 小结

第六篇笔记，我们学会了如何"借书"。

& 是借（引用），&mut 是不仅借还要改（可变引用）。
规则：多读或一写，绝不妥协。

这两章（Ownership + Borrowing）是 Rust 最难也是最精彩的部分。跨过这道坎，剩下的就是星辰大海。

下一篇，我们将介绍一种特殊的引用 —— Slice (切片)。它不仅是不持有所有权的引用，而且引用的是一段连续的内存序列。

练习题：

尝试编写一段代码，违反"读写互斥"规则，看看编译器具体的报错信息。
思考：为什么 Rust 允许同时存在多个不可变引用？这会有线程安全问题吗？

思考题：

NLL (Non-Lexical Lifetimes) 是 Rust 2018 引入的特性。它如何让借用检查变得更聪明？（提示：观察文中的代码注释 r1, r2 作用域在这里结束）。

本文代码示例：

引用与借用源码

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Rust 学习笔记 06：引用与借用 (References & Borrowing) 下#

1. 引用 (References)#

2. 可变引用 (Mutable References)#

3. 借用规则 (The Rules)#

4. 悬垂引用 (Dangling References)#

5. 小结#

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