为什么默认（结构值）数组初始化需要 Copy 特征？

Question

当我定义这样的结构时，我可以通过值将其传递给函数，而无需添加任何特定内容：

#[derive(Debug)]
struct MyType {
    member: u16,
}

fn my_function(param: MyType) {
    println!("param.member: {}", param.member);
}

当我想创建一个具有默认值的 MyType 实例数组时

fn main() {
    let array = [MyType { member: 1234 }; 100];
    println!("array[42].member: ", array[42].member);
}

Rust 编译器告诉我：

error[E0277]: the trait bound `MyType: std::marker::Copy` is not satisfied
  --> src/main.rs:11:17
   |
11 |     let array = [MyType { member: 1234 }; 100];
   |                 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ the trait `std::marker::Copy` is not implemented for `MyType`
   |
   = note: the `Copy` trait is required because the repeated element will be copied

当我实现 Copy 和 Clone 时，一切正常：

impl Copy for MyType {}
impl Clone for MyType {
    fn clone(&self) -> Self {
        MyType {
            member: self.member.clone(),
        }
    }
}

1. 为什么我需要指定一个空的Copy trait 实现？

2. 有没有更简单的方法可以做到这一点，还是我必须重新考虑一些事情？

3. 为什么通过值将MyType 的实例传递给函数时会起作用？我的猜测是它正在被移动，所以一开始就没有副本。

Answer 1

与 C/C++ 不同，Rust 对复制的类型和移动的类型有非常明确的区别。请注意，这只是语义上的区别；在实现级别上 move 是一个浅字节复制，然而，编译器对你可以对你从中移动的变量做什么施加了一些限制。

默认情况下每个类型只能移动（不可复制）。这意味着这些类型的值会被移动：

let x = SomeNonCopyableType::new();
let y = x;
x.do_something();      // error!
do_something_else(x);  // error!

您看，存储在x 中的值已移至y，因此您无法对x 执行任何操作。

移动语义是 Rust 中所有权概念的一个非常重要的部分。你可以在in the official guide阅读更多内容。

然而，有些类型足够简单，所以它们的字节拷贝也是它们的语义拷贝：如果你逐字节拷贝一个值，你会得到一个新的完全独立的值。例如，原始数字就是这样的类型。这样的属性在 Rust 中由Copy trait 指定，即如果一个类型实现了Copy，那么这个类型的值是隐式可复制的。 Copy 不包含方法；它的存在只是为了标记实现类型具有某些属性，因此它通常被称为标记特征（以及一些其他做类似事情的特征）。

但是，它不适用于所有类型。例如，动态分配的向量之类的结构不能自动复制：如果是，则其中包含的分配地址也将被字节复制，然后此类向量的析构函数将在同一分配上运行两次，从而导致指针被释放两次，这是内存错误。

所以默认情况下，Rust 中的自定义类型是不可复制的。但是您可以使用#[derive(Copy, Clone)] 选择加入（或者，如您所见，直接使用impl；它们是等效的，但derive 通常读起来更好）：

#[derive(Copy, Clone)]
struct MyType {
    member: u16
}

（派生Clone是必要的，因为Copy继承Clone，所以Copy的所有内容也必须是Clone）

如果您的类型原则上可以自动复制，即它没有关联的析构函数并且其所有成员都是Copy，那么使用derive，您的类型也将是Copy。

您可以在数组初始化程序中使用Copy 类型，因为数组将使用此初始化程序中使用的值的字节副本进行初始化，因此您的类型必须实现Copy 以指定它确实可以 被自动复制。

以上是1和2的答案。至于3，是的，您完全正确。它确实有效，因为值被移动到函数中。如果您在将 MyType 类型的变量传递给函数后尝试使用它，您会很快注意到使用移动值时出现错误。

Answer 2

为什么我需要指定一个空的 Copy trait 实现？

Copy 是一个特殊的内置特征，因此 T 实现 Copy 表示使用浅字节副本复制 T 类型的值是安全的。

这个简单的定义意味着只需要告诉编译器这些语义是正确的，因为运行时行为没有根本的变化：移动（非Copy 类型）和“复制”都是浅的字节副本，这只是源是否以后可用的问题。见an older answer for more details。

（如果MyType 的内容不是Copy 本身，编译器会报错；之前它会自动实现，但都改变了with opt-in built-in traits。）

创建一个数组是通过浅拷贝复制值，如果T 是Copy，这保证是安全的。在更一般的情况下它是安全的，#5244 涵盖了其中一些，但在核心，非Copy 结构将无法用于自动创建固定长度数组，因为编译器不能告诉复制是安全/正确的。

有没有更简单的方法可以做到这一点，还是我必须重新考虑一些事情（我来自 C）？

#[derive(Copy)]
struct MyType {
    member: u16
}

将插入适当的空实现（#[derive] 与其他几个特征一起使用，例如，经常看到#[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq)]。）

为什么将MyType 的实例按值传递给函数时会起作用？我的猜测是它正在被移动，所以一开始就没有副本。

好吧，如果不调用该函数，就不会看到移动与复制行为（如果您要调用它两次相同的非Copy 值，编译器会发出关于移动值的错误）。但是，机器上的“移动”和“复制”本质上是相同的。在 Rust 中，值的所有按值使用在语义上都是浅拷贝，就像在 C 中一样。