rust Send Sync 以及对象安全和对象不安全

开头：菜鸟小明的疑惑

小明：

“李哥，我最近学 Rust，感觉它超级严谨，啥 Send、Sync、对象安全、静态分发、动态分发的，我都搞晕了！为啥 Rust 要设计得这么复杂啊？”

小李（笑）：

“别急，Rust 是因为想让代码‘安全’，又‘高性能’，所以才有这么多机制。

我们从头讲，慢慢来，一定搞清楚。”

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第一章：线程安全是怎么做到的？Send / Sync

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Send 是啥？

小明：

“我知道线程是并发执行的，但 Rust 的 Send 是干嘛的？”

小李：

“Send 就是让类型可以在线程之间安全传递，所有权移动。

如果一个类型实现了 Send，说明你可以把它交给另一个线程，不会有问题。”

let v = vec![1, 2, 3];std::thread::spawn(move || {println!("{:?}", v); // v 安全移动到线程里});

小李继续：

“像 Vec、String 这些常见类型，默认都实现了 Send。”

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Sync 又是啥？

小明：

“那 Sync 呢？”

小李：

“Sync 是说，多个线程可以安全共享一个类型的 引用 &T。

比如 &i32 是 Sync，多个线程读 &i32 没问题。”

小李举例：

“但如果是 Rc，就不是 Sync，因为它没加锁，线程共享会炸！”

use std::rc::Rc;let rc = Rc::new(5);std::thread::spawn(move || {println!("{}", rc); // 编译报错！Rc 不是 Send});

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Rust 怎么防止线程不安全？

小明：

“那怎么防止？我不小心就传了个 Rc 进去怎么办？”

小李（笑）：

“防不住啊？放心！Rust 的编译器帮你守着！

你跨线程传东西，Rust 会自动检查类型有没有 Send 和 Sync，

不符合就不给你编译过！

连运行都跑不起来，根本不可能线程不安全。”

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第二章：对象安全是干嘛的？

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什么是对象安全？

小明：

“线程安全我懂了。那对象安全呢？”

小李：

“对象安全是另一回事，管的是多态和动态分发。”

“Rust 里，想通过 dyn Trait 传递 trait 对象，trait 必须是对象安全的。

否则 Rust 编译器不让用。”

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对象安全有啥用？

小李：

“对象安全让我们可以搞‘接口多态’，

比如你想写一个 draw 接口，不管是圆、方块、三角形，统统放一起画！”

trait Drawable {fn draw(&self);}fn render(shape: &dyn Drawable) {shape.draw();}

“你能写 &dyn Drawable，是因为 Drawable 满足对象安全。”

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什么叫不对象安全？

小明：

“那为啥有些 trait 不对象安全？”

小李：

“比如有个方法返回 Self，

dyn Trait 根本不知道 Self 是谁，咋办？

编译器说：‘我拒绝！’”

trait Factory {

fn create() -> Self; // 返回 Self，不对象安全

}

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对象安全的规则

小李总结：

1. 方法不能返回 Self（除非在 Box、Arc 里包起来）。

2. 不能有泛型方法。

3. 接口方法的 self 必须是 &self、&mut self 或 Box。

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第三章：动态分发 VS 静态分发

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动态分发（对象安全）

小李：

“dyn Trait 背后有个 vtable 指针，

运行时根据类型调用不同的方法。

这种叫动态分发，更灵活，但有运行时开销。”

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静态分发（泛型、高性能）

小李继续：

“泛型和不对象安全的 trait，

Rust 编译器会为每个类型单独生成代码，

这种叫静态分发，零开销、性能好。”

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第四章：Rust 为什么这么设计？

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小明：

“李哥，我觉得 Rust 好麻烦，为什么要搞这么复杂？”

小李（认真）：

“为了安全和性能！

C/C++ 时代：线程不安全、指针乱飞、内存泄露。

Rust 时代：编译时发现所有问题，安全有保障。

还能零开销，静态分发快得飞。”

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第五章：总结表格

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第六章：练习时间！

小李：

“明白了？来，练习一下！”

写个 trait Shape，加 fn area(&self) -> f64;，实现 dyn Shape 多态！

写个 trait Cloneable，fn clone_box(&self) -> Box，练习对象安全规则！

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结尾

小明：

“李哥，真香！终于懂了 Rust 的对象安全和线程安全！”

“原来 Rust 是怕你写出有 bug 的代码，所以宁愿麻烦点，也要你写安全、性能高的代码！”

“学 Rust，心累但放心！