面试题：Rust所有权在函数调用中的转移和借用情况分析

Question

假设有函数`fn process_data(data: Vec<i32>) { /* 处理数据 */ }`和`fn read_data() -> Vec<i32> { /* 返回数据 */ }`，请描述`let data = read_data(); process_data(data);`这一过程中所有权的转移情况。若`process_data`函数改为`fn process_data(data: &Vec<i32>) { /* 处理数据 */ }`，所有权又会如何变化，并且解释为何Rust这样设计。

Answer 1

1. fn process_data(data: Vec<i32>) 情况：
   • let data = read_data();：read_data 函数返回一个 Vec<i32>，此时 data 获得该 Vec<i32> 的所有权。
   • process_data(data);：data 作为参数传递给 process_data 函数，所有权从 data 转移到 process_data 函数中的 data 参数。函数调用结束后，process_data 函数中 data 所拥有的 Vec<i32> 被销毁。
2. fn process_data(data: &Vec<i32>) 情况：
   • let data = read_data();：read_data 函数返回一个 Vec<i32>，data 获得该 Vec<i32> 的所有权。
   • process_data(data);：这里传递的是 data 的引用 &data 给 process_data 函数。所有权仍然在 data 手中，process_data 函数只是借用了 data 指向的 Vec<i32>。函数调用结束后，data 所拥有的 Vec<i32> 不会被销毁，因为 process_data 函数没有获得所有权。
3. Rust 这样设计的原因：
   • Rust 这样设计是为了在编译时确保内存安全，避免悬空指针、双重释放等内存相关的错误。通过所有权系统，Rust 明确了每个数据块的生命周期和所有者。当所有权转移时，原所有者就不再能合法访问该数据，从而防止了对已释放内存的访问。而引用机制（&）允许在不转移所有权的情况下临时访问数据，这样可以在多个地方高效地访问同一块数据，同时又保证了内存安全，因为 Rust 的借用规则保证了在任何时刻要么只有一个可变引用（防止数据竞争），要么有多个不可变引用（只读访问）。