了解 rust 借用和取消引用

Question

我正在阅读 Rust 文档，但似乎无法完全理解正在发生的事情。比如在here上面我看到了下面的例子：

// This function takes ownership of a box and destroys it
fn eat_box_i32(boxed_i32: Box<i32>) {
    println!("Destroying box that contains {}", boxed_i32);
}

// This function borrows an i32
fn borrow_i32(borrowed_i32: &i32) {
    println!("This int is: {}", borrowed_i32);
}

fn main() {
    // Create a boxed i32, and a stacked i32
    let boxed_i32 = Box::new(5_i32);
    let stacked_i32 = 6_i32;

    // Borrow the contents of the box. Ownership is not taken,
    // so the contents can be borrowed again.
    borrow_i32(&boxed_i32);
    borrow_i32(&stacked_i32);

    {
        // Take a reference to the data contained inside the box
        let _ref_to_i32: &i32 = &boxed_i32;

        // Error!
        // Can't destroy `boxed_i32` while the inner value is borrowed later in scope.
        eat_box_i32(boxed_i32);
        // FIXME ^ Comment out this line

        // Attempt to borrow `_ref_to_i32` after inner value is destroyed
        borrow_i32(_ref_to_i32);
        // `_ref_to_i32` goes out of scope and is no longer borrowed.
    }

    // `boxed_i32` can now give up ownership to `eat_box` and be destroyed
    eat_box_i32(boxed_i32);
}

我相信的事情：

1. eat_box_i32 采用指向 Box 的指针
2. 这一行 let boxed_i32 = Box::new(5_i32); 使得 boxed_i32 现在包含一个指针，因为 Box 不是原语

我不明白的事情：

1. 为什么我们需要用 & 号调用borrow_i32(&boxed_i32);？ boxed_i32 不是已经是指针了吗？
2. 在这一行：let _ref_to_i32: &i32 = &boxed_i32; 为什么需要在右侧使用 & 符号？ boxed_i32 不是已经是地址了吗？
3. 怎么可以用指向 Box 的指针和指向 i32 的指针来调用 borrow_i32 ？

Answer 1

对术语“指针”的评论

如果你愿意，你可以跳过这部分，我只是根据你提出的问题来计算，这可能是一个有用的评论：

在 Rust 中，&i32、&mut i32、*const i32、*mut i32、Box<i32>、Rc<i32>、Arc<i32> 都可以说是“指向i32”类型的指针。但是，Rust 不会让您随意在它们之间进行转换，即使在内存中布局相同的那些之间也是如此。

有时谈论一般的指针可能很有用，但根据经验，如果你想弄清楚为什么一段 Rust 代码可以编译，而另一段没有，我建议保持跟踪您正在使用哪种指针。

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你相信的事情：

1. eat_box_i32 采用指向 Box 的指针

其实不完全。 eat_box_i32 接受 Box<i32>，而不是指向 Box<i32> 的指针。恰好Box<i32>在内存中被存储为指向i32的指针。

1. 这一行 let boxed_i32 = Box::new(5_i32);使得 boxed_i32 现在包含一个指针，因为 Box 不是原语

是的，boxed_i32 是一个指针。

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你不明白的地方：

1. 为什么我们需要调用borrow_i32(&boxed_i32);与＆符号？ boxed_i32 不是已经是指针了吗？

是的，boxed_i32 已经是一个指针。但是，带框的指针仍然表示所有权。如果你传递了boxed_i32 而不是&boxed_i32，你仍然会传递一个指针，但是Rust 会认为这个变量是“已消耗的”，并且在函数调用之后你将不能再使用boxed_i32。

1. 在这一行： let _ref_to_i32: &i32 = &boxed_i32;为什么&符号需要在右手边？ boxed_i32 不是已经是地址了吗？

是的，boxed_i32 已经是一个地址，但事实上它是一个地址是不透明的（就像一个带有单个私有字段的 struct）。 &boxed_i32 的实际类型是&Box<i32>。

虽然这很奇怪，对吧？如果&boxed_i32 是&Box<i32>，如何将其分配给&i32 类型的变量？

这实际上是一种简写形式——如果T 类型实现了Deref<Target=R> 特征，它会根据需要自动将&T 类型的值转换为&R 类型的值。事实证明Box<T> 类型实现了Deref<Target=T>。

有关Deref 的更多信息，请参阅https://doc.rust-lang.org/std/ops/trait.Deref.html。

因此，如果您在没有自动转换的情况下明确地写出来，那行实际上看起来像：

let _ref_to_i32: &i32 = Deref::deref(&boxed_i32);

1. 怎么会用指向 Box 的指针和指向 i32 的指针来调用 borrow_i32？

原因同上（2）。

borrow_i32 接受 &i32 作为其参数。传递&i32 显然没问题，因为类型完全匹配。如果你尝试传递&Box<i32>，Rust 会自动为你将其转换为&i32，因为Box<i32> 实现了Deref<i32>。

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编辑：感谢@kmdreko 指出Deref 允许强制，而不是AsRef

Answer 2

作为对@math4tots 的补充，自动取消引用称为 Deref Coercion。这里的 rustbook 中有解释：https://doc.rust-lang.org/book/ch15-02-deref.html#implicit-deref-coercions-with-functions-and-methods