Rust Resource Management

Rust Resource Management - Layer 1

核心问题

什么所有权模式适合这个场景？

元认知追溯

问题 → Layer 1: 语言机制
        ↓
为什么需要共享? → Layer 3: 领域约束
        ↓
选择合适的所有权模式 → Layer 2: 设计选择

资源管理模式

Box - 堆分配

// 单所有权，堆分配
let b = Box::new(42);

// 模式匹配
match boxed_value {
    Box::new(x) => println!("{}", x),
}

// 递归类型
enum List<T> {
    Cons(T, Box<List<T>>),
    Nil,
}

Rc - 单线程引用计数

use std::rc::Rc;

// 共享所有权，不可变引用
let rc1 = Rc::new(42);
let rc2 = rc1.clone(); // 引用计数 +1

println!("{}", Rc::strong_count(&rc1)); // 2

// 不可变访问
println!("{}", *rc1);

Arc - 多线程引用计数

use std::sync::Arc;

// 跨线程共享所有权
let arc = Arc::new(42);
let arc2 = arc.clone(); // 原子操作，线程安全

std::thread::spawn({
    let arc = arc.clone();
    move || println!("{}", *arc)
});

RefCell - 内部可变性

use std::cell::RefCell;

// 单线程内部可变性
let cell = RefCell::new(42);

// 运行时借用检查
let r = cell.borrow();  // Ref<T>
let mut r = cell.borrow_mut(); // RefMut<T>

组合模式

use std::rc::Rc;
use std::cell::RefCell;

// Rc<RefCell<T>> - 共享可变状态（单线程）
let shared = Rc::new(RefCell::new(42));

// Arc<Mutex<T>> - 跨线程共享可变状态
use std::sync::{Arc, Mutex};
let shared = Arc::new(Mutex::new(42));

选择指南

常见错误

E0506 - 所有权已移动

let s1 = String::from("hello");
let s2 = s1;
// s1 已移动，s2 拥有所有权

// 解决：使用克隆
let s2 = s1.clone();

// 或使用共享所有权
let s1 = Rc::new(String::from("hello"));
let s2 = s1.clone();

E0596 - 不可变绑定不能可变借用

let x = 5;
// x += 1; // 错误：x 是不可变的

let mut x = 5;
x += 1; // OK

资源索引

• Box 文档
• Rc 文档
• Arc 文档
• RefCell 文档

注意事项

• 优先使用 Box<T>，只有在需要共享时才考虑 Rc/Arc
• Rc 不能跨线程使用，Arc 有额外原子操作开销
• RefCell 提供运行时借用检查，适合需要可变访问的场景