Владение и перемещение в Rust

let a = 5; let b = a;   // Copy
let s = String::new();
let t = s;              // move
// println!("{s}") — E0382

Проверьте себя

Пять вопросов из банка по этой подтеме. Всего их 12, остальные разбираются в тренажёре.

1. #rs_ownership_rules1 / 5
   Почему let a = 5; let b = a; оставляет a доступной, а с String так не выйдет?

   A)Целые реализуют Copy: присваивание дублирует биты, оригинал цел

   B)Числа неизменяемы, поэтому владение к ним не применяется

   C)У i32 нет деструктора, а перемещение работает только с деструкторами

   D)Целые живут на стеке, а всё со стека компилятор копирует автоматически

   показать ответ и разбор

   +A)Целые реализуют Copy: присваивание дублирует биты, оригинал цел

   // разбор: Copy — маркер для типов, у которых побитовая копия полноценно заменяет оригинал: числа, bool, char, ссылки &T, кортежи из таких же типов. Для них присваивание копирует. String владеет буфером в куче, две копии дали бы двойное освобождение, поэтому Copy у неё нет и присваивание перемещает.

2. #rs_ownership_rules2 / 5
   Что скажет компилятор?

   struct P { name: String, age: u8 }
   let p = P { name: s, age: 30 };
   let n = p.name;
   let q = p;

   A)Соберётся: q получит структуру, где name уже пустая строка

   B)Ошибка на let q = p: значение перемещено частично

   C)Соберётся: p.name копируется, структура остаётся целой

   D)Ошибка на let n = p.name: перемещение поля запрещено

   показать ответ и разбор

   +B)Ошибка на let q = p: значение перемещено частично

   // разбор: Перемещать поле по отдельности можно — это частичный move, и дальше живут только оставшиеся поля (p.age читается). А вот структура целиком уже неполноценна: use of partially moved value. Обходят это через клон поля, std::mem::take или разбор структуры на части сразу.

3. #rs_ownership_rules3 / 5
   Структура реализует Drop. Почему из неё нельзя перенести поле (let n = p.name)?

   A)Drop запрещает трогать поля напрямую, только через методы

   B)После перемещения структура станет Copy, а это противоречит Drop

   C)Компилятор запрещает это только для полей, которые сами реализуют Drop

   D)Иначе drop получил бы структуру с дырой на месте перемещённого поля

   показать ответ и разбор

   +D)Иначе drop получил бы структуру с дырой на месте перемещённого поля

   // разбор: Деструктор получает &mut self и вправе рассчитывать на полностью валидный объект. Если бы поле вынесли наружу, drop увидел бы недостроенное значение, а его самого никто не отменял — отсюда E0509. Обходы: обернуть поле в Option и сделать take, либо использовать ManuallyDrop.

4. #rs_ownership_rules4 / 5
   Что физически делает перемещение String в другую переменную?

   A)Копирует три слова заголовка; буфер в куче остаётся на месте

   B)Меняет владельца в таблице владения, которую ведёт рантайм

   C)Копирует буфер в новое место и освобождает старый

   D)Ставит счётчик ссылок в 1 и переключает указатель на нового владельца

   показать ответ и разбор

   +A)Копирует три слова заголовка; буфер в куче остаётся на месте

   // разбор: String — это указатель, длина и ёмкость: перемещение копирует эти 24 байта, а данные в куче не трогаются. Дальше работает статика: старую переменную компилятор запрещает читать и не вызывает для неё drop, так что двойного освобождения не будет. Рантайм-структур и счётчиков под этим нет — вся бухгалтерия на этапе компиляции.

5. #rs_ownership_rules5 / 5
   Сколько владельцев может быть у значения одновременно?

   A)Столько, сколько ссылок на него взято

   B)Ровно один — в этом суть правил владения

   C)Один на поток: в каждом потоке своя копия

   D)Ни одного, пока значение не передано в функцию

   показать ответ и разбор

   +B)Ровно один — в этом суть правил владения

   // разбор: Правил три: у значения есть владелец, владелец в один момент времени один, с концом его области видимости значение уничтожается. Единственность владельца и убирает двойное освобождение: некому уничтожить дважды. Разделить владение можно явно — Rc или Arc со счётчиком ссылок, но и там уничтожает тот, кто обнулил счётчик.