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Rust 參考與借用

這邊討論的主要是物件類的類別所產生的 instance 所屬變數與指標間的關係。
原生類 (Primitive Types) 因為記憶體管理方式不同 (heap)，
而 Instance 記憶體主要是在 Stack 處理，
變數與 Stack (堆疊) 間還有 reference (參考) 與 Pointer (指標) 等中間過程。
Rust 在變數再次指派、引數傳遞、以及記憶體歸還方面與先前學過的程式語言有些許差異，
所以，額外提出來討論與紀錄。

  • 主體相關關鍵字
    • 參考 reference
    • 借用 borrowing: 不獲取所有權來使用參考
    • 作用域 scope
    • 所有權 ownership
    • &, *

重點觀念摘要:

Instance 的 Variable 若當 argument pass 給函數後，
預設所有權會一併傳給 Function，因而造成原先變數失效。
若 Variable 想保留所有權，則可以借出 reference 給 Function。
對 Function 來說便是參考借用 (References Borrowing)，
當 Function 借來的參考離開作用域後，因為 Function 沒有所有權，所以記憶體不會被釋放掉。
此時 argument 要加上 & 修飾，用來表達僅是借用。

Compiler 會確保參考永遠有效
同時間只能有一個可變參考，或是任意個不可變參考

函數借用變數參考​

  • count_length_borrow 只借用。
  • count_length 會搶走所有權，所以 borrow_example_clone 會拋出錯誤。 
pub fn borrow_example_clone(){

    let hello = String::from("Hello Totem");

    let length = count_length(hello);
    // 建議修正: 將原始資料 clone 
    // let length = count_length(hello.clone());

    println!("lenght : {}", length.to_string());
    println!("{}", hello); //error: could not compile

}

pub fn borrow_example(){

    let hello = String::from("Hello Totem");

    let length = count_length_borrow(&hello); //argument 前加上 & 進行修飾
    let length2 = count_length(hello.clone());

    println!("lenght : {}", length.to_string());
    println!("lenght2 : {}", length2.to_string());
    println!("{}", hello);

}

fn count_length(input: String)->usize{
    return input.len();
}

fn count_length_borrow(input: &String)->usize{
    return input.len();
}

函數借用可變變數參考​

與變數宣告過程相似，變數分為可變變數與不可變變數。
可變變數的變數名前須加上 mut 進行修飾，用來說明變數所指向的記憶體是可以被異動的。
反之，未加修飾的話則不能異動。
在 物件類的參考變數 上也是類似的，
首先我們需要先將變數宣告為 可變 也就是加上 mut 修飾。
然後，要傳遞參考時效加上 & 修飾字。
此時參考所帶的記憶體預設是不可變的，若改成可變則需要在 & 之後加上 mut。
再加上 Rust 超強型別限制，別忘了 signature 部分也要加上 mut 修飾。

再回到所有權的概念(資料競爭):

記憶體只能一個參考擁有。如此可避免誤改或銷毀資料。
同樣概念，借用的可變 參考同時間只能存在一個。
避免多方同時修改記憶體資料。
同樣同一資料的可變與不可變參考，無法同時存在。
你不會希望拿到手的不可變參考的內容會改變吧。
整個的概念與想法可以藉由資料庫資料隔離 isolation 的概念來思考。
不過在 VS Code 上練習時，基本上 IDE 都能提示，所以無須擔心。

Mutable Reference Example

pub fn mut_reference(){
    let mut hello = String::from("Hello");
    //mutable String

    let totem = String::from("Totem");
    //immutable String

    let x = appendToWhom(&mut hello, &totem);
    //傳遞參考時要加上 &
    //若是可變參考要再加上 mut

    println!("{}", x);
}


//signature: greet 也需要宣告
// 1. & : reference
// 2. mut : mutable 
fn appendToWhom(greet: &mut String, target: &String ) -> String{
    greet.push_str(", "); //因為有宣告 mut 所以不會 compile error
    greet.push_str(target);
    return greet.clone();
} // greet 是參考所以記憶體不會歸還

迷途參考 Dangling Pointer​

指的是資源已被釋放，但指標卻還留著。
基本上 Rust Compile 管那麼多，所不必擔心。
也別想嘗試是寫一個，因為 Rust Compiler 會保護你。

Slice Type ​

'Slice 讓我們可依參考一串集合中的元素序列，而並非參考整個集合'。

Slice Syntax

  • zero-based index
  • from index 為 0 時，可以省略
  • to_index 為長度時，可以省略 
    let var_name = &var_reference[from_index..to_index];

Slice Example


pub fn slice_example(){
    let msg = String::from("Insect Totem : Rust");
    let a = &msg[0..12]; //
    let b = &msg[15..msg.len()];

    println!("{}", a);
    println!("{}", b);
}