Älykkäät osoittimet

Osoitin on yleinen käsite muuttujalle, joka sisältää muistiosoitteen. Tämä osoite viittaa johonkin muuhun dataan tai ”osoittaa” sitä. Rustin yleisin osoitintyyppi on viite, josta opit luvussa 4. Viitteet merkitään &-symbolilla ja lainaavat arvoa, johon ne viittaavat. Niillä ei ole erityisiä ominaisuuksia datan viittaamisen lisäksi, eikä niihin liity ylimääräistä kuormitusta.

Älykkäät osoittimet puolestaan ovat datarakenteita, jotka käyttäytyvät osoittimien tavoin mutta sisältävät myös lisämetatietoa ja -ominaisuuksia. Älykkäiden osoittimien käsite ei ole Rustille ainutlaatuinen: ne ovat peräisin C++:sta ja esiintyvät muissakin kielissä. Rustissa on standardikirjastossa useita älykkäitä osoittimia, jotka tarjoavat toiminnallisuutta viitteiden tarjoaman lisäksi. Tutustumme yleiseen käsitteeseen tarkastelemalla muutamia eri esimerkkejä älykkäistä osoittimista, mukaan lukien viitelaskennallinen älykäs osoitintyyppi. Tämä osoitin mahdollistaa usean omistajan sallimisen pitämällä kirjaa omistajien määrästä ja vapauttamalla datan, kun omistajia ei enää ole.

Rustissa omistajuuden ja lainauksen käsitteiden vuoksi viitteiden ja älykkäiden osoittimien välillä on lisäero: vaikka viitteet lainaavat dataa, älykkäät osoittimet omistavat usein datan, johon ne viittaavat.

Älykkäät osoittimet toteutetaan yleensä rakenteina. Tavallisesta rakenteesta poiketen älykkäät osoittimet toteuttavat Deref- ja Drop-traitit. Deref-traitin avulla älykkään osoittimen instanssi voi käyttäytyä viitteen tavoin, jolloin koodisi voi toimia sekä viitteiden että älykkäiden osoittimien kanssa. Drop-traitin avulla voit mukauttaa koodia, joka suoritetaan, kun älykkään osoittimen instanssi poistuu näkyvyysalueeltaan. Tässä luvussa käsittelemme molempia traitteja ja selitämme, miksi ne ovat tärkeitä älykkäille osoittimille.

Koska älykkäiden osoittimien malli on yleinen suunnittelumalli, jota käytetään Rustissa usein, tämä luku ei kata kaikkia olemassa olevia älykkäitä osoittimia. Monilla kirjastoilla on omia älykkäitä osoittimiaan, ja voit kirjoittaa omasikin. Käsittelemme yleisimmät standardikirjaston älykkäät osoittimet:

• Box<T> arvojen allokointiin pinomuistiin
• Rc<T>, viitelaskennallinen tyyppi, joka mahdollistaa usean omistajuuden
• Ref<T> ja RefMut<T>, joihin pääsee RefCell<T>-tyypin kautta; tyyppi pakottaa lainaussäännöt ajonaikana käännösaikan sijaan

Lisäksi käsittelemme sisäisen muuttuvuuden mallin, jossa muuttumaton tyyppi tarjoaa rajapinnan sisäisen arvon muuttamiseen. Käsittelemme myös viitesyklejä: miten ne voivat vuotaa muistia ja miten niitä voi estää.

Aloitetaan!