Rust-ohjelmointikieli

Koodin suorittaminen siivouksen yhteydessä Drop-traitin avulla

Toinen älykkäiden osoittimien mallin kannalta tärkeä trait on Drop, jonka avulla voit mukauttaa, mitä tapahtuu, kun arvo on poistumassa näkyvyysalueeltaan. Voit toteuttaa Drop-traitin mille tahansa tyypille, ja sitä voidaan käyttää resurssien, kuten tiedostojen tai verkkoyhteyksien, vapauttamiseen.

Esittelemme Drop-traitin älykkäiden osoittimien yhteydessä, koska Drop-traitin toiminnallisuutta käytetään lähes aina älykästä osoitinta toteutettaessa. Esimerkiksi kun Box<T> vapautetaan, se vapauttaa keon tilan, johon box osoittaa.

Joissakin kielissä ja joillekin tyypeille ohjelmoijan on kutsuttava koodia muistin tai resurssien vapauttamiseksi aina, kun hän lopettaa kyseisen tyypin instanssin käytön. Esimerkkejä ovat tiedostokahvat, soketit ja lukot. Jos ohjelmoija unohtaa tämän, järjestelmä voi ylikuormittua ja kaatua. Rustissa voit määrittää, että tietty koodi suoritetaan aina, kun arvo poistuu näkyvyysalueeltaan, ja kääntäjä lisää tämän koodin automaattisesti. Näin sinun ei tarvitse huolehtia siivouskoodin sijoittamisesta kaikkialle ohjelmaan, missä tietyn tyypin instanssi on käytetty loppuun — et silti vuoda resursseja!

Määrität koodin, joka suoritetaan arvon poistuessa näkyvyysalueeltaan, toteuttamalla Drop-traitin. Drop-trait vaatii yhden metodin nimeltä drop, joka ottaa muuttuvan viitteen self:iin. Nähdäksemme, milloin Rust kutsuu drop:ia, toteutetaan drop toistaiseksi println!-lauseilla.

Listauksessa 15-14 on CustomSmartPointer-struct, jonka ainoa mukautettu toiminnallisuus on tulostaa Dropping CustomSmartPointer!, kun instanssi poistuu näkyvyysalueeltaan, jotta näemme, milloin Rust suorittaa drop-metodin.

#![allow(unused)]
fn main() {
{{#rustdoc_include ../listings/ch15-smart-pointers/listing-15-14/src/main.rs}}
}

Drop-trait sisältyy preludiin, joten meidän ei tarvitse tuoda sitä näkyvyysalueelle. Toteutamme Drop-traitin CustomSmartPointer:lle ja annamme drop-metodille toteutuksen, joka kutsuu println!:ää. drop-metodin runkoon sijoitettaisiin logiikka, jonka haluaisit suorittaa, kun tyypin instanssi poistuu näkyvyysalueeltaan. Tulostamme tässä tekstiä havainnollistamaan visuaalisesti, milloin Rust kutsuu drop:ia.

main-funktiossa luomme kaksi CustomSmartPointer-instanssia ja tulostamme sitten CustomSmartPointers created. main-funktion lopussa CustomSmartPointer-instanssimme poistuvat näkyvyysalueeltaan, ja Rust kutsuu drop-metodiin sijoittamaamme koodia tulostaen viimeisen viestimme. Huomaa, ettemme tarvinneet kutsua drop-metodia erikseen.

Kun ajamme tämän ohjelman, näemme seuraavan tulosteen:

{{#include ../listings/ch15-smart-pointers/listing-15-14/output.txt}}

Rust kutsui drop:ia automaattisesti, kun instanssimme poistuivat näkyvyysalueeltaan, ja suoritti määrittämämme koodin. Muuttujat vapautetaan käänteisessä luontijärjestyksessä, joten d vapautettiin ennen c:tä. Tämän esimerkin tarkoitus on antaa visuaalinen opas siihen, miten drop-metodi toimii; yleensä määrittäisit tyypillesi tarvittavan siivouskoodin tulostusviestin sijaan.

Valitettavasti automaattisen drop-toiminnallisuuden poistaminen käytöstä ei ole suoraviivaista. drop:in poistaminen käytöstä ei yleensä ole tarpeen; Drop-traitin koko pointti on, että siitä huolehditaan automaattisesti. Joskus kuitenkin saatat haluta siivota arvon aikaisin. Esimerkki on lukkoja hallitsevien älykkäiden osoittimien käyttö: saatat haluta pakottaa drop-metodin, joka vapauttaa lukon, jotta muu koodi samassa näkyvyysalueessa voi hankkia lukon. Rust ei anna sinun kutsua Drop-traitin drop-metodia käsin; sen sijaan sinun on kutsuttava standardikirjaston tarjoamaa std::mem::drop-funktiota, jos haluat pakottaa arvon vapauttamisen ennen näkyvyysalueen loppua.

Yritys kutsua Drop-traitin drop-metodia käsin muokkaamalla listauksen 15-14 main-funktiota ei toimi, kuten listauksessa 15-15 näytetään.

{{#rustdoc_include ../listings/ch15-smart-pointers/listing-15-15/src/main.rs:here}}

Kun yritämme kääntää tämän koodin, saamme tämän virheen:

{{#include ../listings/ch15-smart-pointers/listing-15-15/output.txt}}

Tämä virheilmoitus kertoo, ettemme saa kutsua drop:ia eksplisiittisesti. Virheilmoituksessa käytetään termiä destructor (destruktori), joka on yleinen ohjelmointitermi instanssin siivoavalle funktiolle. Destruktori vastaa konstruktoria, joka luo instanssin. Rustin drop-funktio on yksi tietty destruktori.

Rust ei anna meidän kutsua drop:ia eksplisiittisesti, koska Rust kutsuisi silti drop:ia automaattisesti arvolle main-funktion lopussa. Tämä aiheuttaisi double free -virheen, koska Rust yrittäisi siivota saman arvon kahdesti.

Emme voi poistaa käytöstä automaattista drop-lisäystä arvon poistuessa näkyvyysalueeltaan, emmekä voi kutsua drop-metodia eksplisiittisesti. Jos meidän täytyy pakottaa arvon siivous aikaisin, käytämme std::mem::drop-funktiota.

std::mem::drop-funktio eroaa Drop-traitin drop-metodista. Kutsumme sitä välittämällä argumenttina arvon, jonka haluamme pakottaa vapautettavaksi. Funktio on preludissa, joten voimme muokata listauksen 15-15 main-funktiota kutsumaan drop-funktiota, kuten listauksessa 15-16.

#![allow(unused)]
fn main() {
{{#rustdoc_include ../listings/ch15-smart-pointers/listing-15-16/src/main.rs:here}}
}

Tämän koodin ajaminen tulostaa seuraavaa:

{{#include ../listings/ch15-smart-pointers/listing-15-16/output.txt}}

Teksti Dropping CustomSmartPointer with data `some data`! tulostuu CustomSmartPointer created- ja CustomSmartPointer dropped before the end of main -tekstien väliin, mikä osoittaa, että drop-metodin koodi kutsutaan vapauttamaan c tuossa vaiheessa.

Voit käyttää Drop-traitin toteutuksessa määriteltyä koodia monin tavoin tehdäksesi siivouksesta kätevää ja turvallista: voisit esimerkiksi luoda oman muistinhallintajärjestelmän! Drop-traitin ja Rustin omistajuusjärjestelmän ansiosta sinun ei tarvitse muistaa siivota, koska Rust tekee sen automaattisesti.

Sinun ei myöskään tarvitse huolehtia ongelmista, jotka johtuvat vahingossa käytössä olevien arvojen siivoamisesta: omistajuusjärjestelmä, joka varmistaa viitteiden kelpoisuuden, varmistaa myös, että drop kutsutaan vain kerran, kun arvoa ei enää käytetä.

Nyt kun olemme tarkastelleet Box<T>:tä ja joitakin älykkäiden osoittimien ominaisuuksia, katsomme muutamia muita standardikirjaston määrittelemiä älykkäitä osoittimia.