面试题：Rust函数参数传递方式的理解与应用

Question

在Rust中，有哪些常见的函数参数传递方式？请举例说明每种传递方式在所有权和生命周期方面的特点，并解释当函数接受一个结构体作为参数时，不同传递方式对结构体实例的影响。

Answer 1

1. 值传递（Pass by Value）
   • 所有权特点：当使用值传递时，函数获取参数的所有权。这意味着一旦函数调用结束，参数所占用的内存会在函数作用域结束时被释放。
   • 生命周期特点：参数的生命周期在函数结束时终止。
   • 示例：

struct Point {
    x: i32,
    y: i32,
}

fn take_ownership(p: Point) {
    println!("Taken ownership of Point: ({}, {})", p.x, p.y);
}

fn main() {
    let my_point = Point { x: 10, y: 20 };
    take_ownership(my_point);
    // 这里不能再使用my_point，因为所有权已转移给take_ownership函数
    // println!("{:?}", my_point); // 这行代码会报错
}

• 对结构体实例的影响：结构体实例的所有权被转移到函数中，原变量在函数调用后不再有效。

2. 引用传递（Pass by Reference）
   • 所有权特点：函数不获取参数的所有权，而是借用参数。借用有两种类型：不可变借用（&T）和可变借用（&mut T）。
   • 生命周期特点：借用的生命周期必须满足生命周期规则，即借用的生命周期不能长于被借用对象的生命周期。
   • 不可变引用示例：

struct Point {
    x: i32,
    y: i32,
}

fn print_point(p: &Point) {
    println!("Point: ({}, {})", p.x, p.y);
}

fn main() {
    let my_point = Point { x: 10, y: 20 };
    print_point(&my_point);
    // 仍然可以使用my_point，因为所有权未转移
    println!("{:?}", my_point);
}

• 可变引用示例：

struct Point {
    x: i32,
    y: i32,
}

fn modify_point(p: &mut Point) {
    p.x += 1;
    p.y += 1;
}

fn main() {
    let mut my_point = Point { x: 10, y: 20 };
    modify_point(&mut my_point);
    println!("{:?}", my_point);
}

• 对结构体实例的影响：不可变引用允许函数读取结构体实例的内容，但不能修改。可变引用允许函数修改结构体实例的内容，而不会转移所有权，原变量在函数调用后仍然有效。

3. 移动语义（Move Semantics）类似值传递但强调所有权转移本质
   • 所有权特点：同值传递，所有权从调用者转移到被调用函数。这在Rust中是默认行为，尤其在涉及堆分配数据时。例如，String类型的数据。
   • 生命周期特点：参数的生命周期在函数结束时终止。
   • 示例：

fn print_string(s: String) {
    println!("String: {}", s);
}

fn main() {
    let my_string = String::from("Hello");
    print_string(my_string);
    // 这里不能再使用my_string，因为所有权已转移
    // println!("{}", my_string); // 这行代码会报错
}

• 对结构体实例的影响：如果结构体中包含像String这样具有移动语义的成员，当结构体实例通过值传递（移动）给函数时，其内部成员的所有权也会转移，原结构体实例在函数调用后不再有效。