# Rc, Arc

Rust 建立在所有权之上的这一套机制，它要求一个资源同一时刻有且只能有一个拥有所有权的绑定或 `&mut` 引用，这在大部分的情况下保证了内存的安全。但是这样的设计是相当严格的，在另外一些情况下，它限制了程序的书写，无法实现某些功能。因此，Rust 在 std 库中提供了额外的措施来补充所有权机制，以应对更广泛的场景。

默认 Rust 中，对一个资源，同一时刻，有且只有一个所有权拥有者。`Rc` 和 `Arc` 使用引用计数的方法，让程序在同一时刻，实现同一资源的多个所有权拥有者，多个拥有者共享资源。

## Rc

`Rc` 用于同一线程内部，通过 `use std::rc::Rc` 来引入。它有以下几个特点：

1. 用 `Rc` 包装起来的类型对象，是 `immutable` 的，即 不可变的。即你无法修改 `Rc<T>` 中的 `T` 对象，只能读；
2. 一旦最后一个拥有者消失，则资源会被自动回收，这个生命周期是在编译期就确定下来的；
3. `Rc` 只能用于同一线程内部，不能用于线程之间的对象共享（不能跨线程传递）；
4. `Rc` 实际上是一个指针，它不影响包裹对象的方法调用形式（即不存在先解开包裹再调用值这一说）。

例子：

```rust
use std::rc::Rc;

let five = Rc::new(5);
let five2 = five.clone();
let five3 = five.clone();
```

## Rc Weak

`Weak` 通过 `use std::rc::Weak` 来引入。

`Rc` 是一个引用计数指针，而 `Weak` 是一个指针，但不增加引用计数，是 `Rc` 的 weak 版。它有以下几个特点：

1. 可访问，但不拥有。不增加引用计数，因此，不会对资源回收管理造成影响；
2. 可由 `Rc<T>` 调用 `downgrade` 方法而转换成 `Weak<T>`；
3. `Weak<T>` 可以使用 `upgrade` 方法转换成 `Option<Rc<T>>`，如果资源已经被释放，则 Option 值为 `None`；
4. 常用于解决循环引用的问题。

例子：

```rust
use std::rc::Rc;

let five = Rc::new(5);

let weak_five = Rc::downgrade(&five);

let strong_five: Option<Rc<_>> = weak_five.upgrade();
```

## Arc

`Arc` 是原子引用计数，是 `Rc` 的多线程版本。`Arc` 通过 `std::sync::Arc` 引入。

它的特点：

1. `Arc` 可跨线程传递，用于跨线程共享一个对象；
2. 用 `Arc` 包裹起来的类型对象，对可变性没有要求；
3. 一旦最后一个拥有者消失，则资源会被自动回收，这个生命周期是在编译期就确定下来的；
4. `Arc` 实际上是一个指针，它不影响包裹对象的方法调用形式（即不存在先解开包裹再调用值这一说）；
5. `Arc` 对于多线程的共享状态**几乎是必须的**（减少复制，提高性能）。

示例：

```rust
use std::sync::Arc;
use std::thread;

fn main() {
    let numbers: Vec<_> = (0..100u32).collect();
    let shared_numbers = Arc::new(numbers);

    for _ in 0..10 {
        let child_numbers = shared_numbers.clone();

        thread::spawn(move || {
            let local_numbers = &child_numbers[..];

            // Work with the local numbers
        });
    }
}
```

### Arc Weak

与 `Rc` 类似，`Arc` 也有一个对应的 `Weak` 类型，从 `std::sync::Weak` 引入。

意义与用法与 `Rc Weak` 基本一致，不同的点是这是多线程的版本。故不再赘述。

## 一个例子

下面这个例子，表述的是如何实现多个对象同时引用另外一个对象。

```rust
use std::rc::Rc;

struct Owner {
    name: String
}

struct Gadget {
    id: i32,
    owner: Rc<Owner>
}

fn main() {
    // Create a reference counted Owner.
    let gadget_owner : Rc<Owner> = Rc::new(
        Owner { name: String::from("Gadget Man") }
    );

    // Create Gadgets belonging to gadget_owner. To increment the reference
    // count we clone the `Rc<T>` object.
    let gadget1 = Gadget { id: 1, owner: gadget_owner.clone() };
    let gadget2 = Gadget { id: 2, owner: gadget_owner.clone() };

    drop(gadget_owner);

    // Despite dropping gadget_owner, we're still able to print out the name
    // of the Owner of the Gadgets. This is because we've only dropped the
    // reference count object, not the Owner it wraps. As long as there are
    // other `Rc<T>` objects pointing at the same Owner, it will remain
    // allocated. Notice that the `Rc<T>` wrapper around Gadget.owner gets
    // automatically dereferenced for us.
    println!("Gadget {} owned by {}", gadget1.id, gadget1.owner.name);
    println!("Gadget {} owned by {}", gadget2.id, gadget2.owner.name);

    // At the end of the method, gadget1 and gadget2 get destroyed, and with
    // them the last counted references to our Owner. Gadget Man now gets
    // destroyed as well.
}
```


---

# Agent Instructions: Querying This Documentation

If you need additional information that is not directly available in this page, you can query the documentation dynamically by asking a question.

Perform an HTTP GET request on the current page URL with the `ask` query parameter:

```
GET https://yar999.gitbook.io/rustprimer/preface-5/rcarc.md?ask=<question>
```

The question should be specific, self-contained, and written in natural language.
The response will contain a direct answer to the question and relevant excerpts and sources from the documentation.

Use this mechanism when the answer is not explicitly present in the current page, you need clarification or additional context, or you want to retrieve related documentation sections.