Rust 所有者被修改了会发生什么?

写C++的时候，指针都在明面上。到了Rust，指针在很多场合都藏了起来。但遗憾的是，它们并不是真的想被遗忘掉，而是在和你躲猫猫，最终你不得不把它们揪出来，游戏才能继续。



1. 所有者被修改了会发生什么？



先让下面这段看似没有指针代码引出问题：



fn main(){
    let mut x = Box::new("ABC");
    println!("x is {}", &x);
    x = Box::new("XYZ");
    println!("x is {}", &x);
}



x is ABC

x is XYZ



问题可能你也猜到了：



• 第1行代码里我们在堆上存放“ABC”的内存，到底泄露了没有？

• 如果没有，是什么时候释放的？

• 如何证明？



好吧，还记得《The Rust Programming Language》里的Ownership Rules是这么说的：



Each value in Rust has a variable that’s called its owner.

There can only be one owner at a time.

When the owner goes out of scope, the value will be dropped.



可是此时此刻，即便是权威描述，也难免心生困惑了。



接下来，我们做个实验，尝试回答问题。



2. 利用智能指针的Drop trait



证明的思路是这样：



• 假设，Rust能正常的进行内存释放；

• 已知，std::boxed::Box是一个智能指针（结构体）；

• 而且，std::boxed::Box实现了Drop trait；

• 那么，实现一个自定义结构体的Drop trait；

• 接着，观察实例的Owner被修改时std::ops::Drop::drop被调用的时机点；

• 推理，得出上例中的“ABC”的释放时机；

• 完毕；



代码如下：



#[derive(Debug)]
struct MyPointer{}
​
impl Drop for MyPointer{
    fn drop(&mut self) {
        println!("Dropping MyPointer!");
    }
}
​
fn main(){
    let mut x = MyPointer{};
    println!("x is {:?}", &x);
    x = MyPointer{};
    println!("Now x is new {:?}", &x);    
}



输出：



x is MyPointer // 持有的值。

Dropping MyPointer! // Owner被修改时释放值。

Now x is new MyPointer // 新持有的值。

Dropping MyPointer! // 持有到花括号结束时释放值。



输出的顺序，即是我们想要的答案：



• 观察到，drop会在Owner被修改的第一时间被调用；

• 推理出，字符串“ABC”会在Owner被修改的第一时间被释放掉；



3. std::boxed::Box真正的实现



顺便看下Drop for Box的源码，实现居然是空的：



#[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
unsafe impl<#[may_dangle] T: ?Sized> Drop for Box<T> {
    fn drop(&mut self) {
        // FIXME: Do nothing, drop is currently performed by compiler.
    }
}



也不难理解，内置在Rust语言中的所有权机制，的确不应该由Drop trait来操心，否则自己实现Drop的程序员还得操心内存释放的问题，也就太low了。



虽然我们没有亲眼看到Rust释放内存的底层代码，但是能看到drop能在合适的时机点被触发已经足够了。



4. 小结



再回头看Ownership Rules，其实说的还是很精准，可以这么理解：因为当作为Owner的变量被修改后，堆上的值就相当于没有了Owner（突然消失在作用域中），那值自然也就被释放了。



Rust的内存回收的确不用操心，高效且精准。



通过这个例子，再次加深了我对Rust一个不同寻常的印象，就是：Rust变量作用域 <= 花括号作用域。无论是借用的生命周期的检查，还是上例中被修改的所有者，Rust编译器都会对其作用域尽早的进行判定，而不是等待花括号结束。