面试题：Rust所有权与借用检查器

Rust借用检查器利用所有权机制确保内存安全的方式

所有权规则基础：
- 单一所有权：在Rust中，每个值都有一个唯一的所有者。例如：
```
let s = String::from("hello");
```
这里 s 是字符串 hello 的所有者。当 s 离开作用域时，内存会被自动释放。
- 所有权转移：所有权可以转移。比如：
```
let s1 = String::from("hello");
let s2 = s1;
// 此时s1不再有效，因为所有权转移到了s2
```
借用检查器工作原理：
- 借用规则：
  - 同一时间内，要么只能有一个可变借用，要么可以有多个不可变借用，但不能同时存在可变和不可变借用。
  - 借用的生命周期必须小于等于被借用对象的生命周期。
- 例如：
```
let mut s = String::from("hello");
let r1 = &s; // 不可变借用
let r2 = &s; // 另一个不可变借用，合法
// let r3 = &mut s; // 错误，因为已经存在不可变借用r1和r2
```
借用检查器在编译时会检查这些规则，确保在运行时不会出现悬空指针、数据竞争等内存安全问题。

借用规则违反时编译器的错误提示

当借用规则被违反时，编译器会给出详细的错误信息。例如，违反可变和不可变借用共存规则：

let mut s = String::from("hello");
let r1 = &s;
let r2 = &mut s;

编译器错误提示类似：

error[E0502]: cannot borrow `s` as mutable because it is also borrowed as immutable
 --> src/main.rs:4:13
  |
3 |     let r1 = &s;
  |              - immutable borrow occurs here
4 |     let r2 = &mut s;
  |             ^^^^^^^ mutable borrow occurs here
5 | }
  | - immutable borrow ends here

错误信息指出不能可变借用 s，因为已经存在不可变借用 r1。

结合具体代码示例分析和解决这类错误

示例代码：

fn main() {
    let mut numbers = vec![1, 2, 3];
    let first = &numbers[0];
    numbers.push(4);
    println!("The first number is: {}", first);
}

错误分析：

这里先对 numbers 进行了不可变借用 first，然后又尝试对 numbers 进行可变操作 push。这违反了借用规则，因为可变操作可能会使不可变借用 first 指向无效内存。
编译器错误提示：

error[E0502]: cannot borrow `numbers` as mutable because it is also borrowed as immutable
 --> src/main.rs:4:13
  |
3 |     let first = &numbers[0];
  |              - immutable borrow occurs here
4 |     numbers.push(4);
  |             ^^^^^^^^ mutable borrow occurs here
5 |     println!("The first number is: {}", first);
  |                                        ---- immutable borrow later used here

解决方法：

方法一：调整操作顺序：

fn main() {
    let mut numbers = vec![1, 2, 3];
    numbers.push(4);
    let first = &numbers[0];
    println!("The first number is: {}", first);
}

先进行可变操作 push，再进行不可变借用，这样就不会违反借用规则。

方法二：提前结束借用：

fn main() {
    let mut numbers = vec![1, 2, 3];
    {
        let first = &numbers[0];
        println!("The first number is: {}", first);
    }
    numbers.push(4);
}

通过将不可变借用放在一个单独的作用域内，当作用域结束时，借用结束，之后就可以对 numbers 进行可变操作。

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面试题：Rust所有权与借用检查器

知识考点

面试题答案

Rust借用检查器利用所有权机制确保内存安全的方式

借用规则违反时编译器的错误提示

结合具体代码示例分析和解决这类错误