Rust 智能指针（一）

1.Box<T>

Box<T>是指向堆中的指针。

fn main() {
    let box = Box::new(3);
    println!("{}", box);
}

在出了指针的作用域之后，指针和它指向的对象都将被释放。

在本例中，box将在main函数之后被释放。

由于Box<T>的大小是确定的(size类型的大小)，所以可以使用Box编写嵌套类型，比如实现链表。

2.Deref trait

实现Deref这个trait可以重载解引用运算符(*)，这样可以把Deref trait当作普通引用。

use std::ops::Deref;

fn main() {
    let b=MyBox::new(12);
    assert_eq!(*b,12);
}

struct MyBox<T>(T);

impl<T> MyBox<T> {
    fn new(value: T) -> Self {
        MyBox(value)
    }
}

impl<T> Deref for MyBox<T> {
    type Target = T;

    fn deref(&self) -> &Self::Target {
        &self.0
    }
}

当调用*b时，本质上是*(b.deref())，这样&引用和Deref引用的形式就统一了。

函数和方法的隐式解引用强制多态

假设我们有一个函数，它需要一个&str类型的参数。

fn print_name(name: &str){
    println!("name:{}",name);
}

改变main中的代码

let string = MyBox::new(String::from("My Box"));
print_name(&(*string))

*string获得 String 类型，调用String类型的&来获取&str类型（可以查看标准库，实现了AsRef<str> trait）。

如果没有隐式解引用强制多态，我们需要这么写代码。很明显，这种写法太啰嗦了，本来rust的符号一大堆，现在这样子根本无法忍受。

我们稍微更改一下

print_name(&string);

其他代码不变，把参数改为&string，明显，这是获取一个&MyBox<String>的对象，然后rust会自动调用deref()转为&String，&String调用deref()转为&str(String也实现了Deref trait)，这样子就与函数签名匹配了，编译通过。

也就是，rust会隐式解引用来匹配所声明变量（参数）的类型。

let a:&str = &string;
println!("{}", a);

这样的代码也是有效的。

Rust 在发现类型和 trait 实现满足三种情况时会进行解引用强制多态：

当 T: Deref<Target=U> 时从 &T 到 &U。
当 T: DerefMut<Target=U> 时从 &mut T 到 &mut U。
当 T: Deref<Target=U> 时从 &mut T 到 &U。

Deref trait 解引用为 &T ，即不可变引用, 而 DerefMut trait 解引用为 &mut T，是可变引用。

3.Drop trait

Drop是专门用来进行一些资源释放的操作，比如IO操作，当对象离开作用域时，会自动调用 Drop 的 drop 方法来释放资源。

use std::fmt::Display;

fn main() {
    let mb=MyBox::new(2);
    println!("the end");
}

struct MyBox<T:Display>(T);

impl<T:Display> MyBox<T> {
    fn new(value: T) -> Self {
        MyBox(value)
    }
}
impl<T:Display> Drop for MyBox<T>{
    fn drop(&mut self) {
        println!("the data is {}",self.0);
    }
}

泛型约束T:Display是为了让它能够被打印。这段代码最终输出

the end
the data is 2

提前释放资源

有时候，我们需要提前释放资源。比如写入文件完成后，需要立马 close 。但是，Drop::drop 是不允许手动调用的，这时，我们需要 std::mem::drop 函数来释放。

修改main函数

fn main() {
    let mb=MyBox::new(2);
    drop(mb);
    println!("the end");
}

输出结果

the data is 2
the end

这表明，Drop::drop被提前调用了，并且只调用了一次。

注意 std::mem::drop 的参数是 move 语义，也就是说，在调用 std::mem::drop 之后，mb 已经被移动，不能够再用了。

那么这个函数是怎么实现的呢？我们跳转到 drop 的实现

#[inline]
#[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
pub fn drop<T>(_x: T) { }

对，它的函数体是空的！！！

其实不难理解，因为 mb 被移动到 drop 中了，在 drop 函数结束后，mb.drop() 就会被调用，这样就实现了资源的提前释放。