没有Rust风格的借用检查，是否可能实现类似Rust风格的所有权和生命周期？

Question

一个编程语言是否能在保持 Rust 风格的所有权和生命周期（用于自动内存管理）的同时，放弃只允许同时存在一个可变引用以防止数据竞争的要求？

换句话说，Rust 风格的所有权和生命周期与 Rust 风格的借用检查两个概念是否可以分离？或者这两个思想在语义层面上本质上是纠缠在一起的？

- tomdodd4598

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生命周期对代码生成没有任何影响，它只是静态分析。因此，它的价值在于安全性。Rust和C++都具有相同类型的所有权系统，通过拥有独立的值和引用类型来实现。它们使用RAII在值超出范围时销毁值。因此，如果没有借用检查器，我会说你得到了C ++。 - kmdreko

我投票关闭此问题，因为它不属于讨论范围。虽然语言设计问题可能是讨论范围内的，但是对具有不同特征的语言潜力的猜测只会引发观点。或者这就像在钓语言推荐一样，同样不在讨论范围之内。我建议在另一个论坛上提出这个问题。 - kmdreko

@turbodiesel4598 你所说的“无论它们在此期间传递到哪里”是什么意思？如果从函数返回std::unique_ptr或将其传递给线程，则当原始指针超出范围时，它不会被销毁 - 基本上与Rust中的Box相同。确实，如果您获取unique_ptr内容的原始指针，则不会延长unique_ptr的生命周期，但这不再是传递智能指针。 - trent

欢迎来到Stack Overflow！由于目前问题的形式似乎不适合在此讨论，您可能希望查看其他资源。更为开放的问题和讨论可以在 Rust用户论坛、Rust subreddit、Rust Discord服务器 或者 Stack Overflow Rust聊天室 上进行。 - Shepmaster

@turbodiesel4598 Stack Overflow 是一个针对具体代码相关问题的问答平台。开放性问题不适合在此讨论。Shepmaster 已经提供了一些更适合自由形式讨论的备选场所。 - Jared Smith

Answer 1

编程语言是否能够像 Rust 一样在自动内存管理方面具有所有权和生命周期的一致性，同时放弃只允许同时存在一个可变数据引用的要求（用于防止数据竞争）？

一个编程语言可以做任何事情，所以当然可以。问题在于，在像 Rust 这样的语言中删除这个要求会导致 UB 嵌套：如果你放弃可变引用是唯一的，则它们就没有用处，因此你只剩下引用（始终可变），它们唯一的作用是词法作用域，这意味着你可以持有对象的子部分的引用，并且有第二个引用对对象进行修改，使得子部分无效（例如对 vec[0] 进行清除的引用与对 vec 子项的引用），第一个引用现在是悬空的，它指向垃圾。

解决方法是…添加一个 GC？从那时起，“Rust 风格的所有权和引用”的价值变得…有限到不存在，因为你需要一个 GC 非词法自动内存管理，并且你的引用可以使对象保持活动状态，因此默认情况下拥有所有类型并不是非常有用。

现在，一些语言正在探索的是什么可能有用的是 子结构类型 能够选择加入，因此类型默认情况下是正常的，但可以在需要时选择成为线性、按序或甚至有序。这将 仅仅 是一种类型安全措施。

那么，是否存在实现这一点的现有语言？

据我所知，没有。

如果没有，为什么没有？

因为还没有人写过这样的语言。默认情况下拥有亚线性类型对 Rust 很有用，但它们在一般情况下并不是非常有用，因此大部分研究和设计都集中在线性类型上，如果只有你的一小部分类型将是子结构类型，则提供更多保证，因此更有用。

[0] 表明“数据竞争”不仅与并发有关，它是一个通常在顺序代码中发生的问题类（例如迭代器无效）。

- Masklinn

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只是为了明确，我不关心由于能够从不同的地方突变对象而重新出现的问题（例如悬空指针、数据竞争等）。第一个问题仅涉及在不强制执行借用检查的情况下，能否一致地实现所有权和生命周期系统以处理编译时丢弃（无GC）。根据您的回答，我不确定您是否是肯定还是否定。 - tomdodd4598

如果你想要简短的回答，我的回答是“当然可以，但这有什么意义呢”。你所要求的基本上就是带有词法指针的C++。肯定不是不可能的，但我不确定它是否有用。 - Masklinn

因为使用这样的系统，您可能比C++的智能指针实现更多的编译时安全（在此基础上没有超出基本作用域的"生命周期语义"）。 - tomdodd4598

当然，你确实比C ++获得更多的编译时安全性，但是你说你不关心语言仍然充满漏洞，所以收益似乎受到限制。你基本上正在解决UAF和一些悬垂指针的子集。因此，我无法想象它是否值得努力或建立一种与C ++或Rust竞争的语言：“比C ++更好，但实际上并不好”并不是一个很好的标语。当然，你可以自由地去探索这个领域，但是我不明白为什么你要这样做，这只是我的看法。 - Masklinn