Rust Rc 引用计数详解（小白也能掌握的 Rust 智能指针与内存管理指南）

什么是 Rc？

Rc<T> 是 Rust 标准库提供的一个类型，用于在单线程Rc 指向某个数据时，引用计数就会加一；当某个 Rc 被丢弃（离开作用域）时，引用计数减一。当引用计数归零时，数据会被自动释放。

这种机制非常适合需要在多个地方共享不可变数据的场景，是 Rust内存管理 中不可或缺的一部分。

为什么需要 Rc？

Rust 的所有权系统要求每个值在同一时间只能有一个所有者。但有时候，我们确实需要多个变量“拥有”同一个数据（例如树结构中的子节点被多个父节点引用）。这时，Rc 就派上用场了。

Rc 基本用法示例

下面是一个简单的例子，展示如何使用 Rc：

use std::rc::Rc;fn main() {    // 创建一个 Rc 指向值 5    let five = Rc::new(5);        // 克隆 Rc，引用计数变为 2    let five_clone1 = Rc::clone(&five);    let five_clone2 = Rc::clone(&five);        // 打印值    println!("Original: {}", *five);    println!("Clone 1: {}", *five_clone1);    println!("Clone 2: {}", *five_clone2);        // 打印引用计数（仅用于调试，实际代码中不推荐频繁调用）    println!("Reference count: {}", Rc::strong_count(&five));}

运行这段代码，你会看到输出：

Original: 5Clone 1: 5Clone 2: 5Reference count: 3

Rc 的限制：仅限单线程

需要注意的是，Rc<T> 不是线程安全的。如果你在多线程环境中需要共享数据，请使用 Arc<T>（Atomic Reference Counting），它是 Rc 的线程安全版本。

Rc 与可变性

Rc 本身只提供对数据的不可变访问。如果你需要在共享数据的同时还能修改它，可以结合 RefCell 使用。例如：

use std::rc::Rc;use std::cell::RefCell;fn main() {    let shared_data = Rc::new(RefCell::new(10));    let clone1 = Rc::clone(&shared_data);    let clone2 = Rc::clone(&shared_data);        *shared_data.borrow_mut() += 5;    println!("Value after modification: {}", shared_data.borrow());        // 所有克隆都看到更新后的值    println!("Clone1 sees: {}", clone1.borrow());    println!("Clone2 sees: {}", clone2.borrow());}

这里，RefCell 提供了运行时借用检查，允许我们在保持共享所有权的同时进行内部可变性操作。

总结

Rc 是 Rust 中处理单线程共享所有权的强大工具。通过引用计数机制，它让我们能在不违反 Rust 所有权规则的前提下，安全地共享数据。掌握 Rust引用计数 和 Rust智能指针 的使用，是深入理解 Rust内存管理 的关键一步。

记住：

• 只在单线程中使用 Rc；
• 如需可变性，搭配 RefCell；
• 多线程场景请使用 Arc。

希望这篇教程能帮助你轻松入门 Rust Rc！快去写点代码试试吧！