Rust 的 Arc 和 Rc 类型与垃圾回收有何不同？答案

【问题标题】：How are Rust's Arc and Rc types different from having garbage collection?Rust 的 Arc 和 Rc 类型与垃圾回收有何不同？
【发布时间】：2014-12-26 21:23:41
【问题描述】：

The Rust Programming Language, first edition 说 Rust 没有垃圾收集器：

它在没有垃圾收集器的情况下维持这些目标

但是，在discussing choosing your guarantees 中还说：

Rc<T> 是一个引用计数指针。换句话说，这让我们拥有多个指向同一数据的“拥有”指针，并且当所有指针超出范围时，数据将被删除（将运行析构函数）。

据我了解，这正是指针在像 Python 这样的垃圾收集语言中的工作方式。

我认为垃圾收集是任何不需要手动释放动态分配内存的过程。但是，我想我不明白 Rust 指南认为垃圾收集是什么。

【问题讨论】：

您的定义将“垃圾收集”本身与“自动内存管理”混为一谈。自动内存管理可以指代任何数量的非手动内存管理方法。垃圾回收就是这样一种方法：en.wikipedia.org/wiki/Garbage_collection_%28computer_science%29
据我所知，关于引用计数是否算作垃圾收集的一种形式，从来没有真正达成过共识。即使是这样，它也与其他形式如此不同，以至于比较没有用。如果您将标准库中可选的 RAII 驱动的引用计数智能指针视为 Rust 被垃圾收集，那么 C++ 也被垃圾收集。
这是大多数情况下在 Python 中指针的工作方式。除了引用计数，Python 还有一个用于引用循环的后备 GC。有关参考周期的更多信息：Geeks for geeks.

标签： pointers garbage-collection rust

【解决方案1】：

我认为垃圾收集是任何不需要手动释放动态分配内存的过程

那么 Rust 确实有“垃圾收集”！

fn make_stuff() {
    // Allocate memory on the heap and store `true` in it
    let thing = Box::new(true);
    // Allocate memory on the heap and store 1000 numbers in it.
    let things = vec![42; 1000];
} // Look Ma! No manual deallocation!

当thing 和things 超出范围时（在本例中，在方法结束时），它们分配的内存将为您释放。

Rc 和 Arc 允许比这更大的灵活性；您应该阅读their docs 以了解更多信息。

除了@Manishearth 的回答，还有这个细节（强调我的）：

在其最后一个所有者的生命周期结束时自动释放

在许多垃圾收集语言中，垃圾收集与您的其余代码一起发生在带外。在 Rust 中，释放的位置是已知的。

鉴于这个 Java：

public static ArrayList alpha()
{
    return new ArrayList();
}

public static void beta()
{
    alpha(); // Unused result
}

我不相信您可以肯定地说 ArrayList 将从内存中删除。在等效的 Rust 代码中，您知道 Arc 或 Rc 一旦超出范围就会被破坏。

【讨论】：

【解决方案2】：

This 的文章有点老了，关于 Rust 现在发生了怎样的变化，但它强调了 Rust 没有 GC 意味着什么。只有 RAII 和所有权是 Rust 固有的。它们有助于编写类似于引用计数的 GC，例如 Rc 和 Arc，但它们不是语言的一部分，它们是标准库的一部分。它会产生巨大的影响。

如果您考虑使用 Rust 编写操作系统，则不能在部分代码中使用任何形式的 GC 或使用标准库。在这个级别，重要的是要知道什么是语言的一部分，什么不是。举个简单的例子，看看here。

相比之下，在 Java 或 Python 等语言中，您无法阻止代码使用 GC，因为它通过语言设计隐式使用它。

在 Rust 中，就像在 C/C++ 中一样，GC 是库的一部分，它的使用是明确的。

【讨论】：

【解决方案3】：

Rc 没有循环收集。如果您创建一个引用循环，您可能会在程序尝试增加引用计数时崩溃。

虽然这在技术上也算作垃圾收集器，但它并不是一个普遍有用的垃圾收集器，因为它可以包含的类型受到限制。

【讨论】：

你能澄清一下“你对它可以包含的类型有限制”的意思吗？
@MikeVella 我不能有循环引用。没有内置限制，但这是您应该遵循的。
我的理解是reference counting is a form of garbage collection，因此Rc/Arc 不处理循环这一事实不会自动取消它作为垃圾收集器的资格。
@Shepmaster 是的，我在答案中提到了这一点，但是当人们问 Rust 是否有 GC 时，他们的意思是循环收集 GC。这是误导，因此我们只是说 Rust 没有 GC。引用计数 GC 也很容易在树外实现，因此成本低（因此您可以说所有带有指针的面向对象语言都有引用计数 GC），但是一个好的循环收集 GC 通常需要与运行时和所有集成实现起来并不简单——当人们要求 GC 时，这就是他们所要求的。
@DavidRoundy 不，您可以使用Rc 和RefCell 创建循环。

【解决方案4】：

如果你坚持正确，垃圾收集器就会收集。它收集要释放的内存位置列表。另一方面，Rc/Arc 没有，所以我认为你不能称之为垃圾收集。

然而 rust 有 std::gc 模块，所以是的 rust 实际上现在有一个可选的垃圾收集器。

【讨论】：

std::gc 在 0.11 和 0.12 版本之间是 removed。
而 IIRC，Gc 从未正确实施，只是伪装的 Rc