智能指针

指针（pointer）是一个通用概念，指的是包含内存地址的变量。这个地址引用，或者说“指向“另一些数据。Rust 中最常见的指针是引用（reference），你已经在第四章中学习过了。引用以 & 符号表示，会借用它们所指向的值。除了引用数据之外，引用没有任何特殊功能，也没有额外开销。

另一方面，智能指针（smart pointers）是一类数据结构，它们的行为类似于指针，但拥有额外的元数据和功能。智能指针的概念并非 Rust 独有：智能指针起源于 C++，也存在于其他语言中。Rust 在标准库中定义了多种智能指针，它们提供了超出引用所能提供的功能。为了探索这一通用概念，我们将看几个不同的智能指针示例，包括引用计数（reference counting）智能指针类型。这种指针通过记录所有者的数量来允许数据拥有多个所有者，并在没有任何所有者时清理数据。

在 Rust 中，由于所有权（ownership）和借用（borrowing）的概念，引用和智能指针之间还有一个额外的区别：引用只是借用数据，而在很多情况下，智能指针拥有它们所指向的数据。

智能指针通常使用结构体来实现。与普通结构体不同的是，智能指针实现了 Deref 和 Drop trait。Deref trait 使智能指针结构体的实例能够像引用一样使用，这样你编写的代码既可以用于引用，也可以用于智能指针。Drop trait 允许你自定义当智能指针实例离开作用域时运行的代码。在本章中，我们将讨论这两个 trait，并说明它们对智能指针的重要性。

鉴于智能指针模式是 Rust 中经常使用的通用设计模式，本章不会涵盖所有现有的智能指针。许多库都有自己的智能指针，你甚至可以编写自己的智能指针。我们将介绍标准库中最常用的智能指针：

• Box<T>，用于在堆上分配值
• Rc<T>，一种引用计数类型，允许多重所有权
• Ref<T> 和 RefMut<T>，通过 RefCell<T> 访问，这是一种在运行时而非编译时执行借用规则的类型

此外，我们还将介绍内部可变性（interior mutability）模式，在这种模式中，一个不可变类型暴露出用于修改其内部值的 API。我们还将讨论引用循环（reference cycles）：它们如何导致内存泄漏，以及如何防止引用循环。

让我们开始吧！