面试题：Rust智能指针的内存安全与所有权转移

Question

假设你有一个函数`fn transfer_box(box_obj: Box<i32>) -> Box<i32>`，在函数内部，你需要对`box_obj`进行一些操作，然后返回一个新的`Box<i32>`。请解释函数调用前后所有权是如何转移的，以及Rust的借用检查器是如何保证内存安全的。同时，实现这个函数，要求对`box_obj`的值翻倍后返回新的`Box<i32>`。

Answer 1

所有权转移

1. 调用前：调用函数transfer_box之前，调用者拥有box_obj的所有权。
2. 调用时：当函数被调用时，box_obj的所有权被转移到函数transfer_box中。这是因为Box<i32>类型在传递时，所有权会发生转移。
3. 调用后：函数返回一个新的Box<i32>，这个新的Box<i32>的所有权被返回给调用者，而原box_obj的所有权在函数内部随着函数执行结束而被释放（如果没有返回的话）。

借用检查器保证内存安全

Rust的借用检查器通过以下规则保证内存安全：

1. 单一所有权原则：每个值在同一时刻只能有一个所有者。在这个函数中，box_obj的所有权从调用者转移到函数内部，不存在同一时刻多个所有者的情况。
2. 借用规则：如果存在借用，要么只能有多个不可变借用（共享借用），要么只能有一个可变借用，且不能同时存在可变借用和不可变借用。在本函数中，不存在借用情况，只有所有权转移，这也避免了悬空指针、数据竞争等内存安全问题。

函数实现

struct Box<T>(T);

fn transfer_box(box_obj: Box<i32>) -> Box<i32> {
    let value = *box_obj;
    let new_value = value * 2;
    Box(new_value)
}