面试题：Rust 数组作为函数参数传递时的注意事项及优化策略

Question

当在 Rust 中将数组作为函数参数传递时，会面临哪些问题？如何通过所有权、借用等机制优化传递过程，以避免性能损耗和内存安全问题？请举例说明。

Answer 1

面临的问题

1. 所有权转移：默认情况下，当数组作为函数参数传递时，所有权会转移给函数。这意味着原数组在函数外部无法再使用，如果后续代码尝试使用原数组，会导致编译错误。例如：

fn take_array(arr: [i32; 3]) {
    // 这里arr拥有数组的所有权
}

fn main() {
    let my_array = [1, 2, 3];
    take_array(my_array);
    // 这里再使用my_array会报错，因为所有权已转移给take_array函数
    // println!("{:?}", my_array); 
}

2. 性能损耗：如果数组较大，转移所有权意味着会进行大量数据的复制，这会带来性能开销。

优化方法

1. 借用：
   • 不可变借用：可以通过不可变借用的方式传递数组，这样函数可以读取数组内容，但不会获取所有权，原数组在函数调用后仍然可用。例如：

fn print_array(arr: &[i32]) {
    for num in arr {
        println!("{}", num);
    }
}

fn main() {
    let my_array = [1, 2, 3];
    print_array(&my_array);
    println!("{:?}", my_array); 
}

• 可变借用：如果函数需要修改数组内容，可以使用可变借用。不过要注意，在同一时间只能有一个可变借用，以避免数据竞争。例如：

fn increment_array(arr: &mut [i32]) {
    for num in arr.iter_mut() {
        *num += 1;
    }
}

fn main() {
    let mut my_array = [1, 2, 3];
    increment_array(&mut my_array);
    println!("{:?}", my_array); 
}

2. 切片：在 Rust 中，使用切片 &[T] 作为函数参数是一种常见且高效的方式。切片是对数组或动态分配向量的一部分的引用，它不会获取所有权，并且切片的大小是动态的（与固定大小的数组不同），这使得函数可以处理不同长度的数组或向量。例如：

fn sum_slice(slice: &[i32]) -> i32 {
    let mut sum = 0;
    for num in slice {
        sum += num;
    }
    sum
}

fn main() {
    let my_array = [1, 2, 3];
    let result = sum_slice(&my_array);
    println!("Sum: {}", result); 
}

通过上述所有权、借用和切片机制，可以优化数组在函数间传递的过程，避免性能损耗和内存安全问题。