Rust 中的内存模型是什么？

Rust 的内存模型非常独特，它设计的核心是保证内存安全而不牺牲性能。Rust 通过所有权（ownership）、借用（borrowing）和生命周期（lifetimes）这三个核心概念来管理内存，避免了常见的内存错误，如空悬指针、双重释放等。

所有权（Ownership）

在 Rust 中，所有权规则确保每一个值在任何时刻都有一个且仅有一个所有者。这意味着当所有权从一个变量转移到另一个变量时，原始变量将无法再被使用，从而防止了资源的重复释放。

例子：当你将一个字符串从一个变量转移给另一个变量时，原变量将不再持有那个字符串，如果尝试访问原变量，编译器将报错，防止潜在的错误。

rust
let s1 = String::from("hello");
let s2 = s1;
// println!("{}, world!", s1); // 这里会报错，因为 s1 已经不再持有字符串的所有权

借用（Borrowing）

Rust 中的借用允许你通过引用来访问数据，而不取得其所有权。借用分为可变借用和不可变借用。不可变借用允许你读取数据，但不能修改。如果你需要修改数据，则必须使用可变借用，而且在同一作用域内，特定数据只能有一个可变借用或者任意数量的不可变借用，但不能同时存在。

例子：

rust
let mut x = 5;
{
    let y = &mut x; // 可变借用
    *y += 1;
}
println!("{}", x); // 输出 6

生命周期（Lifetimes）

生命周期是 Rust 的一个高级概念，用于确保引用不会比它们所引用的数据活得更久，从而避免空悬指针。生命周期在函数签名中显式标注，帮助编译器检查引用的有效性。

例子：

rust
fn borrow_with_lifetime<'a>(x: &'a i32) -> &'a i32 { // 生命周期注解确保返回的引用不会比输入的引用活得更久
    x
}

let x = 10;
let y: &i32;
{
    let z = 20;
    y = borrow_with_lifetime(&z);
    // 'z' 的生命周期在这里结束，所以 'y' 不能在这个作用域外使用
}
// println!("{}", y); // 这里会报错，因为 'y' 指向的 'z' 已经不在作用域内

通过这些机制，Rust 强制实现了内存安全，同时提供了接近 C/C++ 的性能。这是 Rust 被广泛用于系统编程的重要原因之一。