智能指针：Box 和 Rc

智能指针是一种行为类似于指针的数据结构，但具有元数据和额外功能（例如引用计数或自动内存管理）。

在 Rust 中，普通引用（如 &）仅借用数据。另一方面，智能指针通常拥有它们指向的数据。常见的示例包括 String 和 Vec<T>，但标准库提供了其他专用的示例。

用于堆分配的 Box<T>

最简单的智能指针是**Box<T>，它将数据存储在堆**而不是堆栈上。只有指向堆分配数据的指针保留在堆栈上。

主要用于以下几种情况：

1. 当您的类型在编译时无法知道其大小时（例如递归类型），并且您希望在需要精确大小的上下文中使用该类型的值。
2. 当您想要转移大量数据的所有权而不复制它时。

基本示例：

fn main() {
    let b = Box::new(5); // allocates the value 5 on the heap
    println!("b = {}", *b); // dereferences with * to read the value
}

递归类型和缺点列表

递归类型是一种可以包含自身值作为其定义的一部分的类型。 Rust 必须在编译时知道类型的确切大小。由于递归类型的深度可能是无限的，除非您使用 Box（它具有固定大小，因为它是指针），否则编译器会生成错误：

enum List {
    Cons(i32, Box<List>),
    Nil,
}

Rc<T>：引用计数

在某些情况下，单个值可以有多个所有者。 Rc<T>（引用计数）智能指针跟踪对某个值的引用次数，以确定该值是否仍在使用中。如果计数降至零，则安全地释放资源。

[!注意] Rc<T> 仅适用于单线程场景。对于多线程（并发）场景，必须使用 Arc<T> （原子引用计数）。

use std::rc::Rc;

fn main() {
    let a = Rc::new(5);
    let b = Rc::clone(&a); // increments the reference count to 2
    println!("References: {}", Rc::strong_count(&a));
}

自己尝试一下

练习 1：使用 Box 进行堆分配

练习 2：递归数据结构（缺点列表）

练习 3：与 Rc 共享所有权