智能指针

发布时间：2025年1月6日

什么是智能指针？

智能指针是一种数据结构，行为类似指针，但具有额外的元数据和功能。

Box

Box 是最简单的智能指针，它允许你将值存储在堆上：

递归类型示例 
enum List {
    Cons(i32, Box),
    Nil,
}

Rc

引用计数智能指针允许数据有多个所有者：

引用计数示例 
use std::rc::Rc;

enum List {
    Cons(i32, Rc),
    Nil,
}

fn main() {
    let a = Rc::new(Cons(5, Rc::new(Cons(10, Rc::new(Nil)))));
    let b = Cons(3, Rc::clone(&a));
    let c = Cons(4, Rc::clone(&a));
}

RefCell

内部可变性模式允许你在有不可变引用时修改数据：

内部可变性示例 
use std::cell::RefCell;

fn main() {
    let data = RefCell::new(5);
    
    *data.borrow_mut() += 1;
    
    println!("data = {:?}", data.borrow());
}

组合智能指针

可以组合使用不同的智能指针来获得更强大的功能：

组合使用示例 
use std::rc::Rc;
use std::cell::RefCell;

#[derive(Debug)]
struct Node {
    value: i32,
    children: RefCell>>,
}

fn main() {
    let leaf = Rc::new(Node {
        value: 3,
        children: RefCell::new(vec![]),
    });
    
    let branch = Rc::new(Node {
        value: 5,
        children: RefCell::new(vec![Rc::clone(&leaf)]),
    });
}

学习目标

  1. 理解智能指针的概念和用途
  2. 掌握 Box 的基本使用
  3. 学习 Rc 和共享所有权
  4. 理解 RefCell 和内部可变性
  5. 使用 RefCell 实现一个可修改的mock对象

练习

通过以下练习加深对智能指针的理解：

  1. 实现一个使用 Box 的二叉树
  2. 创建一个使用 Rc 共享数据的程序
  3. 使用 RefCell 实现一个可修改的mock对象
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