初级 Rust 开发者常见错误：进阶篇

初级 Rust 开发者常见错误：进阶篇

Rust 是一种承诺内存安全和高性能的语言。然而，当你从基础示例转向实际项目时，一些无法通过简单添加 & 或 mut 解决的错误开始浮现。本文将剖析四个进阶陷阱，即使是已经掌握 borrow checker 和所有权基础的开发者也常会陷入其中。

本文面向那些已经用 Rust 写过几个项目，并接触过 Rc、RefCell、trait 和 unsafe 的读者。我们不会解释什么是借用，而是专注于那些隐藏的坑。

1. Rc/RefCell 循环引用导致的内存泄漏

最隐蔽的错误是认为 Rc 会自动防止内存泄漏。实际上，Rc 使用引用计数，如果两个对象相互引用，计数器永远不会归零，内存也不会被释放。

来看一个经典的图结构示例：

use std::rc::Rc;use std::cell::RefCell;

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

fn main() {    let a = Rc::new(RefCell::new(Node { value: 1, children: vec![] }));    let b = Rc::new(RefCell::new(Node { value: 2, children: vec![] }));

    // 创建循环引用    a.borrow_mut().children.push(Rc::clone(&b));    b.borrow_mut().children.push(Rc::clone(&a));

    // 退出 main 后内存不会被释放！    drop(a);    drop(b); // 泄漏：Rc 认为仍有引用存在}

为什么会这样？ 在 drop(a) 之后，a 的引用计数减少，但 b 仍然通过 children 持有对 a 的引用。同理 b 也是如此。最终两个对象都留在内存中。

解决方案： 使用 Weak<T> 作为弱引用。在图结构中，通常一个节点是所有者（强引用），其余为弱引用。

use std::rc::{Rc, Weak};use std::cell::RefCell;

#[derive(Debug)]struct Node {    value: i32,    parent: RefCell<Weak<Node>>, // 指向父节点的弱引用    children: RefCell<Vec<Rc<Node>>>, // 指向子节点的强引用}

fn main() {    let leaf = Rc::new(Node {        value: 3,        parent: RefCell::new(Weak::new()),        children: RefCell::new(vec![]),    });

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

    *leaf.parent.borrow_mut() = Rc::downgrade(&branch);    // 现在当 branch 被删除时，leaf 也会被释放}

2. 自引用结构中 Pin 的错误使用

包含指向自身引用的结构体（自引用结构）是导致未定义行为的常见原因。Rust 不允许直接创建它们，但通过 Pin 和 unsafe 可以实现。常见错误是忘记 Pin 仅保证对象在内存中不会被移动，但无法防止内部偏移。

以 future 为例：

use std::pin::Pin;use std::marker::PhantomPinned;

#[derive(Debug)]struct SelfReferential {    data: String,    pointer: *const String, // 指向 data 的裸指针    _pin: PhantomPinned,}

impl SelfReferential {    fn new(data: String) -> Self {        SelfReferential {            pointer: std::ptr::null(),            data,            _pin: PhantomPinned,        }    }

    fn init(self: Pin<&mut Self>) {        let this = unsafe { self.get_unchecked_mut() };        this.pointer = &this.data as *const String;    }}