面试题：Rust原生类型性能优化与借用检查器

借用检查器工作原理

作用：Rust的借用检查器在编译时确保内存安全，防止悬空指针、数据竞争等问题。
规则：
- 一条可变借用规则：同一时间内，只能有一个可变借用（&mut）指向特定数据。这防止了多个可变引用同时修改数据导致的数据竞争。
- 多条不可变借用规则：可以有多个不可变借用（&）指向特定数据，但不可变借用和可变借用不能同时存在。这确保在数据被借用读取时不会被意外修改。
原生类型场景：
- 函数参数传递：当原生类型作为函数参数传递时，借用检查器会根据参数的借用类型（&或&mut）进行检查。例如：

fn print_num(num: &i32) {
    println!("The number is: {}", num);
}

fn main() {
    let x = 5;
    print_num(&x);
}

这里x作为不可变借用传递给print_num函数，符合借用规则。 - 数据结构内部操作：在结构体等数据结构内部，如果成员是原生类型，借用检查器同样适用规则。例如：

struct Point {
    x: i32,
    y: i32,
}

impl Point {
    fn get_x(&self) -> i32 {
        self.x
    }

    fn set_x(&mut self, new_x: i32) {
        self.x = new_x;
    }
}

get_x方法获取不可变借用，set_x方法获取可变借用，保证了内存安全。

利用或规避以实现更好性能

利用：
- 避免不必要的复制：对于较大的原生类型集合，如Vec<i32>，通过借用可以避免在函数调用时进行深拷贝。例如：

fn sum_vec(vec: &Vec<i32>) -> i32 {
    vec.iter().sum()
}

fn main() {
    let my_vec = vec![1, 2, 3, 4, 5];
    let result = sum_vec(&my_vec);
    println!("Sum is: {}", result);
}

这里通过传递&Vec<i32>，避免了my_vec的复制，提高了性能。 2. 规避： - 使用Copy语义：对于实现了Copy trait的原生类型（如i32、u8等），可以直接传递值而不是借用。例如：

fn add_numbers(a: i32, b: i32) -> i32 {
    a + b
}

fn main() {
    let x = 3;
    let y = 5;
    let result = add_numbers(x, y);
    println!("Result is: {}", result);
}

因为i32实现了Copy，直接传递值在性能上与借用差别不大，但代码更简洁，且避免了借用检查器的一些复杂规则。 - 使用unsafe块：在某些极端情况下，当确定代码不会违反内存安全时，可以使用unsafe块绕过借用检查器。但这是非常危险的，应谨慎使用。例如：

fn main() {
    let mut num = 5;
    let num_ref = &mut num;
    let raw_ptr = num_ref as *mut i32;
    unsafe {
        *raw_ptr = 10;
    }
    println!("The number is: {}", num);
}

此代码使用原始指针绕过了借用检查器直接修改值，需确保不会导致内存安全问题。

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面试题：Rust原生类型性能优化与借用检查器

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面试题答案

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利用或规避以实现更好性能