面试题：Rust中静态变量的内存分配及访问规则

Question

在Rust中，简述静态变量是如何进行内存分配的，并且说明在多线程环境下访问静态变量需要注意什么，给出相应的代码示例。

Answer 1

静态变量内存分配

在Rust中，静态变量的内存分配是在编译时确定的，它们存储在程序的静态存储区。这意味着其内存生命周期贯穿整个程序的执行过程，在程序启动时被分配，在程序结束时被释放。

多线程环境下访问静态变量注意事项

在多线程环境下访问静态变量需要特别小心，因为多个线程可能同时尝试访问和修改静态变量，这会导致数据竞争。为了避免数据竞争，Rust要求在多线程环境下访问静态变量时，静态变量必须是Sync的，并且通常需要使用线程安全的类型来包装静态变量，如Mutex（互斥锁）或RwLock（读写锁）。

代码示例

use std::sync::{Mutex, Arc};
use std::thread;

// 定义一个线程安全的静态变量
static mut COUNTER: u32 = 0;
static COUNTER_LOCK: Mutex<u32> = Mutex::new(0);

fn main() {
    let mut handles = vec![];
    let counter = Arc::new(COUNTER_LOCK);

    for _ in 0..10 {
        let counter = Arc::clone(&counter);
        let handle = thread::spawn(move || {
            let mut num = counter.lock().unwrap();
            *num += 1;
            println!("线程更新后的计数器: {}", num);
        });
        handles.push(handle);
    }

    for handle in handles {
        handle.join().unwrap();
    }

    // 不安全的静态变量访问示例（通常应避免）
    unsafe {
        println!("不安全访问的计数器: {}", COUNTER);
    }
}

在上述代码中，COUNTER_LOCK 是使用 Mutex 包装的静态变量，多个线程通过获取锁来安全地更新这个静态变量。同时也展示了不安全的静态变量访问方式（通常不推荐，因为容易导致数据竞争）。