4.3 所有权与函数

4.3.0 写在正文之前

在学习了 Rust 的通用编程概念后，就来到了整个 Rust 的重中之重——所有权。它跟其他语言都不太一样，很多初学者觉得学起来很难。这个章节就旨在让初学者能够完全掌握这个特性。

本章有五小节：

4.3.1 把值传递给函数

在语义上，把值传递给函数和把值赋给变量是类似的，所以一句话总结：函数参数传递跟赋值操作是一样的

接下来详细解释一下：把值传递给函数将会发生移动或者复制。

对于实现了 Copy trait 的数据类型，会发生复制，所以原本的变量不受影响，能够继续使用。
对于没有实现 Copy trait 的数据类型，会发生移动，所以原本的变量会被弃用，不可使用。

Copy trait、移动、复制的详细介绍在上一篇文章 4.2. 所有权规则、内存与分配有讲，这里不再赘述。

fn main() {
    let machine = String::from("6657");
    wjq(machine);

    let x = 6657;
    wjq_copy(x);
    println!("x is: {}", x);
}

fn wjq(some_string: String) {
    println!("{}", some_string);
}

fn wjq_copy(some_number: i32) {
    println!("{}", some_number);
}

对于变量 machine：
- String 是一种复杂数据类型，分配在堆上，并且没有实现 Copy trait。
- 当 machine 被传递给 wjq 函数时，发生了移动，即所有权从变量 machine 转移到了函数参数 some_string。
- 此时，machine 的所有权已被转移。函数 wjq 可以正常使用它，但原来的变量 machine 不再可用。如果之后尝试使用 machine，编译器会报错。
对于变量 x：
- i32 是一种基本数据类型，大小固定，分配在栈上，并且实现了 Copy trait。
- 当 x 被传递给 wjq_copy 函数时，发生了复制，即变量 x 的值被复制一份传递给函数参数 some_number。
- 由于只是值的复制，原变量 x 不受影响，可以在函数调用之后继续使用。
对于变量 some_string：
- 其作用域从第 10 行被声明开始，到第 12 行的 } 时结束。
- 离开作用域时，Rust 会自动调用 drop 函数，释放 some_string 所占的内存。
对于变量 some_number：
- 其作用域从第 14 行被声明开始，到第 16 行的 } 时结束。
- 离开作用域时不会有特殊事情发生，因为实现了 Copy trait 的类型在离开作用域时不会调用 Drop。

4.3.2 返回值与作用域

函数在返回值的过程中同样也会发生所有权的转移。

fn main() {
    let s1 = give_ownership();
    let s2 = String::from("6657");
    let s3 = takes_and_gives_back(s2);
}

fn give_ownership() -> String {
    let some_string = String::from("machine");
    some_string
}

fn takes_and_gives_back(a_string: String) -> String {
    a_string
}

函数 give_ownership 的行为：
- give_ownership 函数创建了一个 String 类型的变量 some_string，它的所有权属于 give_ownership 函数。
- 当 some_string 作为函数返回值返回时，其所有权被转移到调用者，即变量 s1。
- 结果是，some_string 离开 give_ownership 的作用域后不会被 drop，因为它的所有权已交给 s1。
函数 takes_and_gives_back 的行为：
- takes_and_gives_back 函数接受一个 String 类型的参数 a_string。调用该函数时，传入实参（s2）的所有权被转移到函数参数 a_string。
- 函数返回 a_string 时，其所有权再次从 a_string 转移给调用者，即变量 s3。
- 此时，变量 s2 不再可用，因为其所有权已被转移给 takes_and_gives_back，而函数的返回值赋给了 s3。

一个变量的所有权总是遵循同样的模式：

把一个值赋给其他变量时就会发生移动。只有实现了 Copy trait 的类型（如基本类型 i32、f64 等），在赋值时才会进行复制。
当一个包含堆数据的变量离开作用域时，它的值就会被 drop 函数清理掉，除非数据的所有权已被移动到另一个变量上。

4.3.3 让函数使用某个值而不获得其所有权

有的时候代码的本意是让函数使用某个变量，但不想因此失去对数据的使用权。这时候可以这么写：

fn main() {
    let s1 = String::from("Hello");
    let (s2, len) = calculate_length(s1);
    println!("The length of '{}' is {}", s2, len);
}

fn calculate_length(s: String) -> (String, usize) {
    let length = s.len();
    (s, length)
}

在这个例子中，s1 不得不把所有权交给 s，但这个函数在返回时又把 s 原封不动地返回，把数据所有权交给了 s2。这样一来，数据所有权又回到了 main 函数里的变量，使得 s1 下的数据又能在 main 中使用（虽然换了个变量名）。

这种做法太麻烦，也太笨了。 Rust 针对这种场景提供了一个叫做引用的特性，让函数使用某个值而不获得其所有权。这个特性将会在下一篇文章 4.4. 引用与借用中讲解。

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