17、Rust 指针与智能指针详解

Rust 指针与智能指针详解

1. 原始指针

原始指针的类型签名以 * 开头, * 也是解引用运算符。它们主要用于不安全代码,解引用原始指针需要使用 unsafe 块。Rust 中有两种原始指针:
- *const T :指向类型 T 的不可变原始指针,是 Copy 类型,类似于 &T ,但 *const T 可以为 null
- *mut T :指向值 T 的可变原始指针,是非 Copy 类型。

参考代码如下:

let a = &56;
let a_raw_ptr = a as *const u32;
// or
let b = &mut 5634.3;
let b_mut_ptr = b as *mut T;

需要注意的是,不能将 &T 转换为 *mut T ,因为这会违反借用规则(同一作用域内只能有一个可变借用)。对于可变引用,可以将其转换为 *mut T *const T (指针弱化);对于不可变引用,只能转换为 *const T <

随着信息技术在管理上越来越深入而广泛的应用,作为学校以及一些培训机构,都在用信息化战术来部署线上学习以及线上考试,可以线下的考试有机的结合在一起,实现基于SSM的小码创客教育教学资源库的设计实现在技术上已成熟。本文介绍了基于SSM的小码创客教育教学资源库的设计实现的开发全过程。通过分析企业对于基于SSM的小码创客教育教学资源库的设计实现的需求,创建了一个计算机管理基于SSM的小码创客教育教学资源库的设计实现的方案。文章介绍了基于SSM的小码创客教育教学资源库的设计实现的系统分析部分,包括可行性分析等,系统设计部分主要介绍了系统功能设计和数据库设计。 本基于SSM的小码创客教育教学资源库的设计实现有管理员,校长,教师,学员四个角色。管理员可以管理校长,教师,学员等基本信息,校长角色除了校长管理之外,其他管理员可以操作的校长角色都可以操作。教师可以发布论坛,课件,视频,作业,学员可以查看和下载所有发布的信息,还可以上传作业。因而具有一定的实用性。 本站是一个B/S模式系统,采用Java的SSM框架作为开发技术,MYSQL数据库设计开发,充分保证系统的稳定性。系统具有界面清晰、操作简单,功能齐全的特点,使得基于SSM的小码创客教育教学资源库的设计实现管理工作系统化、规范化。
<think>好的,用户想了解Rust指针的使用方法和类型。首先,我需要回忆一下Rust指针系统。Rust有几种指针类型,包括引用、裸指针智能指针。引用是最常见的,分为不可变(&T)和可变(&mut T),它们有严格的借用规则,确保内存安全。接下来是裸指针,比如*const T和*mut T,这些是不安全的,通常用于需要直接操作内存的底层代码。然后是智能指针,比如Box、Rc、Arc等,这些在标准库中,负责管理内存的生命周期,允许更复杂的所有权结构。 用户可能已经知道一些基本概念,但需要详细的使用方法。比如,引用和裸指针的区别,智能指针的应用场景。还要注意Rust的所有权机制,如何影响指针的使用。比如,引用的生命周期、借用检查器的作用,以及何时需要使用unsafe代码来处理裸指针。 可能用户在实际编码中遇到了问题,比如如何正确地使用智能指针来共享数据,或者如何在不安全块中操作裸指针而不引发未定义行为。需要强调安全性和最佳实践,避免常见错误,比如数据竞争或悬垂指针。 另外,引用资料中提到Rust的usize类型用于表示地址,但指针和地址的区别在于指针有类型信息,而地址只是数字。这点需要解释清楚,特别是在转换时的注意事项。还有类型转换的部分,比如如何将裸指针转换为引用,必须确保有效性,否则会导致不安全。 可能还需要对比其他语言的指针使用,比如C++,突出Rust在内存安全上的优势,同时说明灵活性的代价是需要更多的显式操作和遵守严格的规则。最后,生成相关问题时要覆盖常见疑问,如性能影响、安全使用裸指针的方法、智能指针的选择等。</think>### Rust指针使用方法类型详解 Rust指针系统通过严格的**所有权模型**和**生命周期机制**保障内存安全,同时提供灵活的低级操作能力。以下是关键指针类型及使用方法: --- #### 一、基础指针类型 1. **引用(References)** - 不可变引用:`&T`,可共享读取但不可修改 - 可变引用:`&mut T`,独占写入权限,遵循"同一时间只能有一个可变引用"规则[^5] ```rust let x = 5; let r1 = &x; // 合法:多个不可变引用共存 // let r2 = &mut x; // 非法:已有不可变引用时不能创建可变引用 ``` 2. **裸指针(Raw Pointers)** - `*const T`(不可变)、`*mut T`(可变) - **必须通过`unsafe`块操作**,无生命周期保证[^1] ```rust let mut num = 10; let raw_ptr = &mut num as *mut i32; unsafe { *raw_ptr += 5; // 需要unsafe块操作 } ``` --- #### 二、智能指针体系 | 类型 | 所有权模型 | 线程安全 | 典型场景 | |------------|-----------------|----------|--------------------------| | `Box<T>` | 独占所有权 | 单线程 | 堆分配、递归数据结构 | | `Rc<T>` | 引用计数 | 单线程 | 共享只读数据 | | `Arc<T>` | 原子引用计数 | 多线程 | 跨线程共享数据 | | `RefCell<T>`| 运行时借用检查 | 单线程 | 内部可变性模式 | 1. **Box<T>** ```rust let boxed = Box::new(5); // 在堆上分配i32 ``` 2. **Rc<T>Arc<T>** ```rust use std::rc::Rc; let shared = Rc::new(42); let clone1 = Rc::clone(&shared); // 引用计数+1 ``` 3. **RefCell<T>(运行时借用检查)** ```rust use std::cell::RefCell; let cell = RefCell::new(42); let mut borrow = cell.borrow_mut(); // 运行时检查借用规则 *borrow += 1; ``` --- #### 三、指针转换规则 1. **地址指针转换** - 使用`as`进行类型转换:`usize地址值 as *const T`[^2] - 转换后必须验证指针有效性: ```rust let addr: usize = 0x7ffd1234; let ptr = addr as *const i32; unsafe { println!("{}", *ptr) }; // 可能触发段错误 ``` 2. **智能指针转换** - `Box::into_raw()`获取裸指针 - `Box::from_raw()`重建所有权 ```rust let boxed = Box::new(10); let raw_ptr = Box::into_raw(boxed); let _reconstructed = unsafe { Box::from_raw(raw_ptr) }; ``` --- #### 四、安全实践准则 1. **优先使用引用和智能指针** - 90%的场景应通过引用和智能指针满足需求 2. **限制unsafe块范围** ```rust // 良好实践:将unsafe封装在安全抽象层内 fn safe_wrapper(ptr: *const i32) -> Option<i32> { unsafe { ptr.as_ref() }.copied() } ``` 3. **遵循生命周期标注规则** ```rust fn longest<'a>(x: &'a str, y: &'a str) -> &'a str { if x.len() > y.len() { x } else { y } } ``` ---
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