理解Rust的引用与借用

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困惑

接触Rust也一段时间了，但对References（引用） 、borrowing（借用） 、 &关键字、ref关键字、* 关键字，这几个词非常困惑。常见的问题不在乎下面几条：

1. &关键字是代表引用还是借用？
2. ref 和 & 有什么区别？
3. 总是与c++的引用对比，他们意思相同？（因为人在学习中总与现有的知识对比，所以有了这一条）

网上有很多对Rust中引用和借用部分进行翻译和解释。看得真是云里雾里，一会说借用，一会说引用，那到底是引用还是借用？

现象

rust中借用和引用的附带功效都一样，就是都有生命周期。借用使用&关键字，引用使用ref关键字。借用的对象是必须存在的，引用的对象可以虚拟的，后期附上对象。

我看这网上的一段解释，Rust的引用和c++ 语言的引用完全不一样啊，c++ 语言说的是，引用类似变量别名，声明引用时，必须同时对其进行初始化。

引用的声明方法：类型标识符 &引用名=目标变量名

再看下出自《Programming Rust Fast, Safe Systems Development》

in Rust terminology, we say that it borrows a reference to x. Given a
reference r, the expression *r refers to the value r points to. These are very much like
the & and * operators in C and C++
Unlike C pointers, however, Rust references are never null: there is simply no way to
produce a null reference in safe Rust. And Rust references are immutable by default:

这怎么拿Rust引用与C++的指针进行比较了。都不知道那种是更合理的解释。

实践

实践出真知，还是动动手。

• 首先证明的是引用是否可以为空。

let ref a:i32; //a = 1; // expected &i32，consider borrowing here: `&1` a = &1; 

上面代码能编译通过，这说明Rust中的引用和c++ 中的引用不是一个意思，更像c++ 中的指针类型。c++ 通过int *a来声明指针类型。

• ref 与 & 的区别

let ref a=2; let a = &2; 

两个值都是&i32类型。

所以ref用在变量绑定与&用在表达式上是一样的效果。
看到上一个例子的错误提示，consider borrowing here，那么&在Rust的表达式上可以看成是借用，这与c++ 取地址符是一个意思。

struct B<'l> { pub a: &'l u32, // pub b: ref u32, expected type, found keyword `ref` } let ref a = &1; let b = B{ a: a }; 

在类型声明上，&表示引用类型。

• & 与 * 的关系

那么&用在绑定上是怎么样的？其实&用在绑定上与*用在表达式上是一样的：

let r=&1;
let &a=r;
let a=*r;

两个值都是i32类型。

如果上面的解释还没有让你明白他们之间的关系，那么通过代码直接输出具体类型，这能加深理解。

#![feature(core_intrinsics)] fn main() { let x = &false; print_type_name_of(x); let &x = &false; print_type_name_of(x); let ref x = &false; print_type_name_of(x); } fn print_type_name_of<T>(_: T) { println!("{}", unsafe { std::intrinsics::type_name::<T>() }) } 

&bool bool &&bool 

例子：

#![feature(core_intrinsics)] enum Favour<'a> { Nor(u32), NorRef(u32), Ref(&'a u32), RefRef(&'a u32), } fn config(data: &u32) { println!("log data: {}", data); } // fn con(data: ref u32){ //expected type, found keyword `ref` // println!("log data: {}", data); // } fn log(fav: Favour) { match fav { Favour::Nor(data) => { config(&data); print_type_name_of(data); }, Favour::NorRef(ref data) => { config(data); print_type_name_of(data); }, Favour::Ref(data) => { config(data); print_type_name_of(data); }, Favour::RefRef(ref data) => { config(data); print_type_name_of(data); } } } fn print_type_name_of<T>(_: T) { println!("{}", unsafe { std::intrinsics::type_name::<T>() }) } fn main() { log(Favour::Nor(1)); log(Favour::Ref(&2)); log(Favour::NorRef(3)); log(Favour::RefRef(&4)); } 

log data: 1
u32
log data: 2
&u32
log data: 3
&u32
log data: 4
&&u32

match的模式匹配上只能使用 ref，在函数声明上只能使用&来表示引用类型

总结

单纯Rust语言上考虑。
我们在不同情况下解释&的意思：

1. 在表达式上，表示的是借用。
2. 在变量绑定上，表示解地址操作与*类似。
3. 在类型声明上，表示引用类型。
4. 在模式匹配上，无效关键字

那么ref的通用解释是：

1. 在表达式上，无效关键字。
2. 在变量绑定上，表示引用类型。
3. 在类型声明上，无效关键字。
4. 在模式匹配上，表示引用类型。

非要给区分ref和&到底哪个是引用，哪个是借用。我们可以先从词性划分，引用我归类为名词，而借用归类为动词。&A在表达式上 表示借用A，这是一个动作，那结果就是产出一个引用类型。所以let ref B表示声明了一个引用类型，它只能绑定到某次借用动作上。

所以ref 更适合叫引用， &叫借用。

参考：

when-to-ref-or
ref-keyword-versus
rust-by-example

作者：kayryu
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来源：简书
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