WHAT - Rust 智能指针

在 Rust 中，智能指针（Smart Pointers） 是对普通指针的封装，除了指向某个值，它们还拥有额外的行为（比如自动释放资源、共享所有权、内变性等）。

智能指针在 Rust 中广泛用于内存管理和所有权系统。

常见的智能指针类型

1. Box<T> — 堆上分配的数据

• 用途：将数据存储在堆上，适用于大小不确定的类型（如递归类型）。
• 特点：唯一所有权，开销小，支持解引用。

let b = Box::new(5);
println!("{}", *b);  // 解引用输出 5

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2. Rc<T> — 引用计数的共享所有权（单线程）

• 用途：多个所有者共享同一份堆内数据（适用于不可变数据）。
• 特点：只适用于单线程，不可变共享，内部使用引用计数。

use std::rc::Rc;let a = Rc::new(5);
let b = Rc::clone(&a);
println!("Count: {}", Rc::strong_count(&a)); // Count: 2

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3. Arc<T> — 原子引用计数（多线程）

• 用途：在多线程中安全共享所有权。
• 特点：线程安全（用原子操作实现），开销比 Rc 大。

use std::sync::Arc;
use std::thread;let a = Arc::new(5);
let b = Arc::clone(&a);
thread::spawn(move || {println!("From thread: {}", b);
});

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4. RefCell<T> — 运行时可变借用（单线程）

• 用途：在不可变环境中实现内部可变性（Interior Mutability）。
• 特点：运行时检查借用规则，适合单线程。
• 常与 Rc 一起用来构建复杂结构（如图、树）。

use std::cell::RefCell;let x = RefCell::new(5);
*x.borrow_mut() = 10;
println!("{}", x.borrow());  // 输出 10

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5. Mutex<T> 与 RwLock<T> — 多线程的可变共享

• 用途：实现线程间的可变访问控制。
• Mutex<T>：一次只能一个线程访问。
• RwLock<T>：可以多个读者或一个写者。

use std::sync::Mutex;let data = Mutex::new(5);
{let mut guard = data.lock().unwrap();*guard = 10;
}
println!("{:?}", data.lock().unwrap());  // 输出 10

综合对比表

类型	所有权共享	可变性	是否线程安全	应用场景
Box<T>	❌	✅	✅	堆分配、递归结构
Rc<T>	✅	❌	❌	单线程多所有者共享
Arc<T>	✅	❌	✅	多线程共享数据
RefCell<T>	✅	✅	❌	单线程内部可变性
Mutex<T>	✅	✅	✅	多线程可变性控制