面试题：Rust中如何通过所有权系统防范数据竞争

Question

请阐述Rust所有权系统的核心原则，并说明它是怎样在基础层面防范数据竞争的。列举一个简单的代码示例来展示所有权系统对数据竞争的防范作用。

Answer 1

Rust所有权系统的核心原则

1. 所有权：每个值都有一个变量作为其所有者。在任何时刻，一个值只能有一个所有者。
2. 移动：当一个拥有值的变量离开其作用域时，该值将被销毁。如果将一个拥有值的变量赋值给另一个变量，所有权会发生转移（移动），原变量不再拥有该值。
3. 借用：可以在不获取所有权的情况下，通过引用临时访问值。引用分为可变引用（&mut）和不可变引用（&）。不可变引用允许多个同时存在，但可变引用在同一时间只能有一个。

防范数据竞争的方式

1. 限制可变访问：由于同一时间只能有一个可变引用，这就防止了多个地方同时对数据进行修改，避免了“写 - 写”竞争。
2. 避免悬空引用：当所有者变量离开作用域，其值被销毁，同时所有指向该值的引用也会失效，防止了“读 - 写”或“写 - 写”竞争中可能出现的悬空引用问题。

代码示例

fn main() {
    let mut data = String::from("hello");
    let reference1 = &data;
    // 下面这行代码会报错，因为同时存在不可变引用reference1，不能创建可变引用
    // let reference2 = &mut data; 
    println!("{}", reference1);
}

在上述代码中，如果取消注释let reference2 = &mut data;这行代码，编译器会报错，提示在有不可变引用reference1的情况下，不能创建可变引用reference2，从而阻止了可能的数据竞争。