Con trỏ Thông minh

Một con trỏ là một khái niệm chung cho một biến chứa một địa chỉ trong bộ nhớ. Địa chỉ này tham chiếu tới, hoặc "trỏ tới," một số dữ liệu khác. Loại con trỏ phổ biến nhất trong Rust là tham chiếu, mà bạn đã học trong Chương 4. Tham chiếu được biểu thị bằng ký hiệu & và mượn giá trị mà chúng trỏ tới. Chúng không có bất kỳ khả năng đặc biệt nào ngoài việc tham chiếu đến dữ liệu, và chúng không có chi phí phụ.

Con trỏ thông minh, mặt khác, là các cấu trúc dữ liệu hoạt động như một con trỏ nhưng cũng có thêm siêu dữ liệu và khả năng. Khái niệm về con trỏ thông minh không phải là duy nhất trong Rust: con trỏ thông minh bắt nguồn từ C++ và cũng tồn tại trong các ngôn ngữ khác. Rust có nhiều loại con trỏ thông minh khác nhau được định nghĩa trong thư viện chuẩn cung cấp chức năng vượt xa so với tham chiếu. Để khám phá khái niệm chung, chúng ta sẽ xem xét một vài ví dụ khác nhau về con trỏ thông minh, bao gồm một kiểu con trỏ thông minh đếm tham chiếu. Con trỏ này cho phép bạn cho phép dữ liệu có nhiều chủ sở hữu bằng cách theo dõi số lượng chủ sở hữu và, khi không còn chủ sở hữu nào, dọn dẹp dữ liệu.

Rust, với khái niệm về quyền sở hữu và mượn, có một điểm khác biệt bổ sung giữa tham chiếu và con trỏ thông minh: trong khi tham chiếu chỉ mượn dữ liệu, trong nhiều trường hợp con trỏ thông minh sở hữu dữ liệu mà chúng trỏ tới.

Mặc dù chúng ta không gọi chúng như vậy tại thời điểm đó, chúng ta đã gặp một vài con trỏ thông minh trong cuốn sách này, bao gồm String và Vec<T> trong Chương 8. Cả hai kiểu này đều được tính là con trỏ thông minh vì chúng sở hữu một số bộ nhớ và cho phép bạn thao tác với nó. Chúng cũng có siêu dữ liệu và khả năng hoặc đảm bảo bổ sung. String, ví dụ, lưu trữ dung lượng của nó dưới dạng siêu dữ liệu và có khả năng bổ sung để đảm bảo dữ liệu của nó luôn là UTF-8 hợp lệ.

Con trỏ thông minh thường được triển khai bằng cách sử dụng structs. Không giống như một struct thông thường, con trỏ thông minh triển khai các trait Deref và Drop. Trait Deref cho phép một thể hiện của struct con trỏ thông minh hoạt động như một tham chiếu để bạn có thể viết mã của mình để làm việc với cả tham chiếu hoặc con trỏ thông minh. Trait Drop cho phép bạn tùy chỉnh mã được chạy khi một thể hiện của con trỏ thông minh ra khỏi phạm vi. Trong chương này, chúng ta sẽ thảo luận cả hai trait này và minh họa tại sao chúng quan trọng đối với con trỏ thông minh.

Do mẫu con trỏ thông minh là một mẫu thiết kế chung được sử dụng thường xuyên trong Rust, chương này sẽ không đề cập đến mọi con trỏ thông minh hiện có. Nhiều thư viện có con trỏ thông minh riêng, và bạn thậm chí có thể tự viết. Chúng ta sẽ đề cập đến những con trỏ thông minh phổ biến nhất trong thư viện chuẩn:

• Box<T>, để phân bổ giá trị trên heap
• Rc<T>, một kiểu đếm tham chiếu cho phép nhiều quyền sở hữu
• Ref<T> và RefMut<T>, được truy cập thông qua RefCell<T>, một kiểu thực thi quy tắc mượn tại thời điểm chạy thay vì thời điểm biên dịch

Ngoài ra, chúng ta sẽ đề cập đến mẫu tính thay đổi nội bộ nơi một kiểu không thể thay đổi hiển thị một API để thay đổi một giá trị bên trong. Chúng ta cũng sẽ thảo luận về chu kỳ tham chiếu: cách chúng có thể rò rỉ bộ nhớ và cách ngăn chặn chúng.

Hãy bắt đầu!