为什么Rust认为泄漏内存是安全的？

Question

根据Rust Book中的这一章节，通过创建指针循环，可能会导致内存泄漏：

Rust的内存安全保证使得意外创建永远不会被清理的内存（称为内存泄漏）变得困难，但并非不可能。与在编译时禁止数据竞争相同，完全防止内存泄漏不是Rust所保证的，这意味着在Rust中内存泄漏是内存安全的。我们可以使用Rc<T>和RefCell<T>来查看Rust允许内存泄漏：可以创建引用，其中项彼此引用形成循环。这会导致内存泄漏，因为循环中每个项目的引用计数永远不会达到0，并且值永远不会被删除。

存在替代方案，例如“弱指针”，可以创建自引用结构，但在删除时仍然可以清除它们。实际上，在该章节后面建议使用Weak<T>。

为什么Rust认为这是安全的？为什么这是一种语言没有做任何事情防止“糟糕的程序员行为”的情况？

- Qqwy

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你为什么认为这样做是不安全的？它是否违反了Rust提供的任何保证？它是否以任何方式影响控制流程？以后是否可能以任何方式访问遗忘的字节？ :) - hellow

除了你已经引用的书中的部分，我认为关于这个问题没有什么可说的了。"内存泄漏是内存安全的"才是正确答案。 - E net4

@hellow 这就是问题所在：我本来以为“遗忘”（将东西保留在内存中“永远”而不运行其析构函数）是不可取的，但令我惊讶的是，事实上 Rust 的保证并没有涉及到这种情况，这也是我提出这个问题的原因。 - Qqwy

Answer 1

因为它是安全的。

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unsafe 在 Rust 中具有非常具体的含义，它专门针对触发 未定义行为 的编程错误。这些是最严重的错误，因为它们完全颠覆了你对程序的整体理解，允许编译器或硬件以不可预测的方式行事。

内存泄漏不会触发 未定义行为，因此是安全的。

您可能会对Nomicon（Rust Book 的 Unsafe 版本）对泄漏的解释感兴趣；关于 ScopeGuard 的示例通常被称为 Leakpocalypse。

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值得注意的是，垃圾回收语言很容易泄漏内存，例如，将键值对添加到 Map 中而从未删除将最终导致堆耗尽；而垃圾回收不能阻止它。

一个不断增长的 Map 与反复忘记释放指针一样令人不满，但GC语言通常被认为是安全的。

- Matthieu M.

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很棒的答案！Nomicon比我预期的对这个问题的回答更深入 :')。然而，我认为“不断增长的Map”可能不是最好的例子，因为虽然这可能会在某些时候耗尽可用内存，但它并没有“泄漏”它（一旦程序停止使用地图，无论它变得多么大，它都将被GC回收）。两个实例（Map和不可访问的指针）都将在某个时候触发堆耗尽，这绝对是有趣的... - Qqwy

我猜“堆耗尽”是我们在物理冯·诺依曼机器达到模拟图灵机的极限时遇到的实际问题（毕竟，图灵机具有无限的内存），这意味着堆耗尽在实践中是一个严重的问题，但在理论上是安全的，因为它不可能发生？ - Qqwy

@Qqwy: (1) 关于程序停止使用映射时Map内存被回收的问题，我想指出大多数操作系统在程序停止时也会收集进程的内存。从这个意义上说，泄漏总是短暂的。(2) 我喜欢你对理论（无限内存）和实践（有限内存）的描述。 - Matthieu M.

相关：在Rust中是否可能导致内存泄漏？ - Shepmaster

请注意，内存泄漏可能会被声明为未定义行为（例如使用线性类型）。也就是说，开发Rust的人可以定义语言中的UB是什么。因此，请确保您不要说“内存泄漏不会导致未定义行为，因为它们是安全的”，因为这将是一个循环定义。 - Centril