面试题：Rust中引用计数指针Rc的内存管理机制

Question

在Rust中，Rc（引用计数指针）是如何进行内存管理的？请举例说明其工作原理，包括引用计数的增减场景，以及当引用计数为0时会发生什么。

Answer 1

1. Rust中Rc的内存管理原理：
   • Rc是一种智能指针，它通过引用计数的方式来管理内存。每个Rc实例都会记录有多少个指针指向相同的堆内存数据。当引用计数变为0时，意味着没有任何指针指向该数据，此时Rc会自动释放其所指向的堆内存。
2. 引用计数增减场景举例：
   • 引用计数增加：
     • 当通过clone方法复制一个Rc实例时，引用计数会增加。
     • 例如：

use std::rc::Rc;
fn main() {
    let s1 = Rc::new(String::from("hello"));
    let s2 = s1.clone();
    // s1和s2指向相同的字符串数据，此时引用计数为2
    println!("s1引用计数: {}", Rc::strong_count(&s1));
    println!("s2引用计数: {}", Rc::strong_count(&s2));
}

• 引用计数减少：
  • 当一个Rc实例离开其作用域时，引用计数会减少。
  • 例如：

use std::rc::Rc;
fn main() {
    {
        let s1 = Rc::new(String::from("world"));
        let s2 = s1.clone();
        // s1和s2引用计数为2
    }
    // 这里s2离开作用域，引用计数减1，变为1
    // 当s1也离开作用域时，引用计数变为0
}

3. 当引用计数为0时：
   • 当引用计数为0时，Rc会自动释放其所指向的堆内存。这意味着存储在堆上的数据（如上面例子中的String）会被销毁，内存会被归还给系统。例如在上面第二个例子中，当s1离开作用域后，引用计数变为0，其所指向的String对象的内存就会被释放。