面试题：Rust中lazy_static库如何实现惰性求值全局变量的基本原理

Question

请阐述在Rust语言里，lazy_static库实现惰性求值全局变量的核心原理是什么？并简单举例说明如何使用lazy_static库来创建一个惰性求值的全局变量。

Answer 1

核心原理

1. 静态初始化延迟：lazy_static库利用Rust的OnceCell机制来实现惰性求值。OnceCell是Rust标准库中提供的一种类型，它可以确保内部值只被初始化一次。lazy_static库基于OnceCell构建，将全局变量的初始化推迟到首次访问该变量时。
2. 线程安全：lazy_static库创建的惰性求值全局变量是线程安全的。它通过Once类型来实现这一点，Once类型保证其关联的代码块只会被执行一次，无论有多少个线程尝试访问。在多线程环境下，Once类型会协调各个线程，确保初始化代码块只被执行一次，并且后续线程可以安全地获取已经初始化的值。

示例

1. 添加依赖：在Cargo.toml文件中添加lazy_static依赖：

[dependencies]
lazy_static = "1.4.0"

2. 使用示例：

use lazy_static::lazy_static;

lazy_static! {
    static ref GLOBAL_VARIABLE: i32 = {
        println!("Initializing GLOBAL_VARIABLE");
        42
    };
}

fn main() {
    println!("Value of GLOBAL_VARIABLE: {}", *GLOBAL_VARIABLE);
    println!("Value of GLOBAL_VARIABLE again: {}", *GLOBAL_VARIABLE);
}

在上述代码中，lazy_static!宏定义了一个惰性求值的全局变量GLOBAL_VARIABLE。当第一次访问GLOBAL_VARIABLE时，会执行大括号内的初始化代码块，打印Initializing GLOBAL_VARIABLE并赋值为42。后续访问GLOBAL_VARIABLE时，不会再次执行初始化代码块。