面试题：Rust中Box<T>和Rc<T>在简单场景下的内存管理差异

Question

请描述在如下Rust代码场景中，Box<T>和Rc<T>内存管理的区别。假设有一个结构体`MyStruct`，定义如下：`struct MyStruct { data: i32 }`。分别使用`Box<MyStruct>`和`Rc<MyStruct>`来创建实例，并在一个函数中传递和使用，说明它们的内存何时被释放以及所有权是如何转移或共享的。

Answer 1

Box

1. 所有权转移：Box用于将数据分配到堆上，并拥有这个数据的唯一所有权。当Box被传递给函数或赋值给另一个变量时，所有权发生转移。
2. 内存释放：当Box离开其作用域，Box被销毁，它所指向的堆内存也会被释放。

示例代码：

struct MyStruct { 
    data: i32 
}

fn use_box(boxed: Box<MyStruct>) {
    println!("Data in box: {}", boxed.data);
    // boxed离开此函数作用域时被销毁，内存释放
}

fn main() {
    let my_box = Box::new(MyStruct { data: 42 });
    use_box(my_box);
    // 这里my_box不再有效，因为所有权已经转移到use_box函数中
}

Rc

1. 所有权共享：Rc（引用计数）允许在多个变量之间共享数据的所有权。每个Rc实例都维护一个引用计数，记录有多少个Rc指向同一数据。
2. 内存释放：当最后一个指向数据的Rc实例被销毁，引用计数降为0，此时堆上的数据才会被释放。

示例代码：

use std::rc::Rc;

struct MyStruct { 
    data: i32 
}

fn use_rc(shared: Rc<MyStruct>) {
    println!("Data in rc: {}", shared.data);
    // shared离开此函数作用域时，引用计数减1，但数据不会立即释放
}

fn main() {
    let my_rc = Rc::new(MyStruct { data: 42 });
    let rc_clone = my_rc.clone();
    use_rc(my_rc);
    use_rc(rc_clone);
    // 这里my_rc和rc_clone离开作用域，引用计数降为0，数据释放
}

总结来说，Box适用于需要唯一所有权的场景，而Rc适用于需要在多个地方共享只读数据所有权的场景。