在不模拟循环数据结构的单线程应用程序中，何时需要使用引用计数？

Question

Rust可以通过Rc非常优雅地处理引用计数。似乎社区的许多成员更喜欢使用语言的所有权/借用语义而不是使用Rc。这样编写的程序更简单，但除了循环引用之外，是否有必要呢？

显然，在跨线程方面，情况变得更加复杂。因此，为了简化我试图学习的内容，"在单线程应用程序中，除了作为编写时优化之外，是否需要引用计数？" 这是否是高级Rust技能的反模式？

- Evan Carroll

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这个回答解决了问题吗？ - user2722968

@user2722968，我喜欢你在那个问题中的回答，但我发现这个问题更容易理解和更相关。我希望我们能够将两者结合起来。 - John Kugelman

Answer 1

我认为@kmdreko的基本正确，但是一个更难以模拟而没有Rc的例子是过滤具有“繁重”数据的查询，将其缩小到多个所有者。 基本上，每当您处理进入多个其他过滤集的“集合”时，其中过滤器可能重叠时。例如，如果您收集了1000张图像，并调用OpenCV（或类似软件）来查找原始集合中哪些图像具有鸟类，哪些图像中有树木，结果集可能会重叠。 因此，如果您不使用Rc（或类似技术），则要么复制这些潜在巨大的图像（可能不需要），要么保留对它们的引用。好吧，但是然后您就无法释放原始图像集，因为它拥有结果集所引用的图像。虽然有解决方法（仅在一个或多个过滤条件说要这样做时保存图像），但由于使用的内存模型，这会导致深度整合程序的潜在分离部分。或者只需使用Rc，其他人可以轻松地“访问”它，带入的任何东西都可以被“完成”，并且释放未引用的所有内容，同时仍保留仍在使用的集合部分。

我同意Rc及相关技术可能会被过度使用。 我在C++中遇到这种情况的次数太多了，人们到处扔shared_ptr并认为这时它们就“好”了（直到应用程序或DLL关闭，并且开始出现“为什么我的应用程序总是在退出时崩溃？”的请求）。 也就是说，即使是单线程，有时也需要共享所有权，以便可以将其传递给未知数量的消费者以备后用。与大多数工具一样，有解决某些问题的方法，但这可能会带来更多的痛苦。

- Kevin Anderson

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请查看im crate，这是一个很好的例子。 - Aiden4

Answer 2

当你需要共享所有权时，应该使用 Rc。使用 Arc 没有什么不同，但是它可能更常见，因为标准线程机制（如 std::thread::spawn）需要所有权。

在单线程环境中，如果您的数据更像图形（可以具有循环依赖，但不一定），您仍然会使用 Rc。在这种情况下，您不能使用基本引用。您可以将类似于图形的关系标准化表示，并使用索引或 ID 代替引用，但这可能并不总是可行或可取。当然，如果您在可以以分层方式表示结构的情况下使用 Rc，则使用 Rc 将是不必要的。

此外，有许多原因为什么外部函数或结构需要一个泛型类型或函数为 'static。在这些情况下，移动、clone() 或共享（使用 Rc）是解决方案。

我不认为 Rc 本身就是反模式，它只是另一个工具，但有时可以避免使用它，从而得到更清晰的关系和/或更好的性能。我经常看到 Rust 新手慷慨地使用 Rc，他们还没有完全掌握借用检查器。

- kmdreko