面试题：Rust结构体移动语义与借用规则的交互

Question

假设你有一个结构体`MyStruct`，其中包含一个`Vec<i32>`类型的成员。编写一段代码，展示如何在遵循Rust借用规则的前提下，通过移动语义来安全地复用这个结构体中的数据，并且解释在这个过程中编译器是如何保证内存安全的。

Answer 1

struct MyStruct {
    data: Vec<i32>,
}

impl MyStruct {
    fn consume_and_reuse(self) -> Vec<i32> {
        self.data
    }
}

fn main() {
    let mut my_struct = MyStruct { data: vec![1, 2, 3] };
    let reused_data = my_struct.consume_and_reuse();
    // 这里my_struct已经被移动，不能再使用，例如下面这行代码会报错：
    // println!("{:?}", my_struct);
    println!("Reused data: {:?}", reused_data);
}

解释

1. 移动语义：在Rust中，当一个值被移动时，源变量的所有权被转移到目标变量。在MyStruct的consume_and_reuse方法中，self是按值传递的，这意味着MyStruct实例的所有权被转移到方法内部。方法返回self.data，data的所有权被移动出MyStruct实例并返回给调用者。
2. 编译器保证内存安全：
   • 所有权系统：Rust的所有权系统确保每个值有且只有一个所有者。当my_struct调用consume_and_reuse方法时，my_struct失去对data的所有权，因此后续不能再使用my_struct。如果尝试使用已被移动的my_struct，编译器会报错，从而防止悬空指针和数据竞争。
   • 内存释放：当MyStruct实例的所有权被转移时，Rust的所有权系统会确保在MyStruct实例离开作用域时，其占用的内存（包括Vec<i32>占用的内存）会被正确释放。由于Vec<i32>实现了Drop trait，当Vec<i32>的所有权被转移或者离开作用域时，其内部的内存会被自动释放，保证了内存安全。