借用

多数情况下，我们更希望能访问数据，同时不取得其所有权。为实现这点，Rust 使用了借用（borrowing）机制。对象可以通过引用（&T）来传递，从而取代通过值（T）来传递。

编译器（通过借用检查）静态地保证了引用总是指向有效的对象。也就是说，当存在引用指向一个对象时，该对象不能被销毁。

// 此函数取得一个 box 的所有权并销毁它
fn eat_box_i32(boxed_i32: Box<i32>) {
    println!("Destroying box that contains {}", boxed_i32);
}

// 此函数借用了一个 i32 类型
fn borrow_i32(borrowed_i32: &i32) {
    println!("This int is: {}", borrowed_i32);
}

fn main() {
    // 创建一个装箱的 i32 类型，以及一个存在栈中的 i32 类型。
    let boxed_i32 = Box::new(5_i32);
    let stacked_i32 = 6_i32;

    // 借用了 box 的内容，但没有取得所有权，所以 box 的内容之后可以再次借用。
    // 译注：请注意函数自身就是一个作用域，因此下面两个函数运行完成以后，
    // 在函数中临时创建的引用也就不复存在了。
    borrow_i32(&boxed_i32);
    borrow_i32(&stacked_i32);

    {
        // 取得一个对 box 中数据的引用
        let _ref_to_i32: &i32 = &boxed_i32;

        // 报错！
        // 当 `boxed_i32` 里面的值之后在作用域中被借用时，不能将其销毁。
        eat_box_i32(boxed_i32);
        // 改正 ^ 注释掉此行

        // 在 `_ref_to_i32` 里面的值被销毁后，尝试借用 `_ref_to_i32`
        //（译注：如果此处不借用，则在上一行的代码中，eat_box_i32(boxed_i32)可以将 `boxed_i32` 销毁。）
        borrow_i32(_ref_to_i32);
        // `_ref_to_i32` 离开作用域且不再被借用。
    }

    // `boxed_i32` 现在可以将所有权交给 `eat_i32` 并被销毁。
    //（译注：能够销毁是因为已经不存在对 `boxed_i32` 的引用）
    eat_box_i32(boxed_i32);
}

可变性

可变数据可以使用 &mut T 进行可变借用。这叫做可变引用（mutable reference），它使借用者可以读/写数据。相反，&T 通过不可变引用（immutable reference）来借用数据，借用者可以读数据而不能更改数据：

#[allow(dead_code)]
#[derive(Clone, Copy)]
struct Book {
    // `&'static str` 是一个对分配在只读内存区的字符串的引用
    author: &'static str,
    title: &'static str,
    year: u32,
}

// 此函数接受一个对 Book 类型的引用
fn borrow_book(book: &Book) {
    println!("I immutably borrowed {} - {} edition", book.title, book.year);
}

// 此函数接受一个对可变的 Book 类型的引用，它把年份 `year` 改为 2014 年
fn new_edition(book: &mut Book) {
    book.year = 2014;
    println!("I mutably borrowed {} - {} edition", book.title, book.year);
}

fn main() {
    // 创建一个名为 `immutabook` 的不可变的 Book 实例
    let immutabook = Book {
        // 字符串字面量拥有 `&'static str` 类型
        author: "Douglas Hofstadter",
        title: "Gödel, Escher, Bach",
        year: 1979,
    };

    // 创建一个 `immutabook` 的可变拷贝，命名为 `mutabook`
    let mut mutabook = immutabook;

    // 不可变地借用一个不可变对象
    borrow_book(&immutabook);

    // 不可变地借用一个可变对象
    borrow_book(&mutabook);

    // 可变地借用一个可变对象
    new_edition(&mut mutabook);

    // 报错！不能可变地借用一个不可变对象
    new_edition(&mut immutabook);
    // 改正 ^ 注释掉此行
}

别名使用

数据可以多次不可变借用，但是在不可变借用的同时，原始数据不能使用可变借用。或者说，同一时间内只允许一次可变借用。仅当最后一次使用可变引用之后，原始数据才可以再次借用。

struct Point { x: i32, y: i32, z: i32 }

fn main() {
    let mut point = Point { x: 0, y: 0, z: 0 };

    let borrowed_point = &point;
    let another_borrow = &point;

    // 数据可以通过引用或原始类型来访问
    println!("Point has coordinates: ({}, {}, {})",
                borrowed_point.x, another_borrow.y, point.z);

    // 报错！`point` 不能以可变方式借用，因为当前还有不可变借用。
    // let mutable_borrow = &mut point;
    // TODO ^ 试一试去掉此行注释

    // 被借用的值在这里被重新使用
    println!("Point has coordinates: ({}, {}, {})",
                borrowed_point.x, another_borrow.y, point.z);

    // 不可变的引用不再用于其余的代码，因此可以使用可变的引用重新借用。
    let mutable_borrow = &mut point;

    // 通过可变引用来修改数据
    mutable_borrow.x = 5;
    mutable_borrow.y = 2;
    mutable_borrow.z = 1;

    // 报错！不能再以不可变方式来借用 `point`，因为它当前已经被可变借用。
    // let y = &point.y;
    // TODO ^ 试一试去掉此行注释

    // 报错！无法打印，因为 `println!` 用到了一个不可变引用。
    // println!("Point Z coordinate is {}", point.z);
    // TODO ^ 试一试去掉此行注释

    // 正常运行！可变引用能够以不可变类型传入 `println!`
    println!("Point has coordinates: ({}, {}, {})",
                mutable_borrow.x, mutable_borrow.y, mutable_borrow.z);

    // 可变引用不再用于其余的代码，因此可以重新借用
    let new_borrowed_point = &point;
    println!("Point now has coordinates: ({}, {}, {})",
             new_borrowed_point.x, new_borrowed_point.y, new_borrowed_point.z);
}

ref 模式

在通过 let 绑定来进行模式匹配或解构时，ref 关键字可用来创建结构体/元组的字段的引用。下面的例子展示了几个实例，可看到 ref 的作用：

#[derive(Clone, Copy)]
struct Point { x: i32, y: i32 }

fn main() {
    let c = 'Q';

    // 赋值语句中左边的 `ref` 关键字等价于右边的 `&` 符号。
    let ref ref_c1 = c;
    let ref_c2 = &c;

    println!("ref_c1 equals ref_c2: {}", *ref_c1 == *ref_c2);

    let point = Point { x: 0, y: 0 };

    // 在解构一个结构体时 `ref` 同样有效。
    let _copy_of_x = {
        // `ref_to_x` 是一个指向 `point` 的 `x` 字段的引用。
        let Point { x: ref ref_to_x, y: _ } = point;

        // 返回一个 `point` 的 `x` 字段的拷贝。
        *ref_to_x
    };

    // `point` 的可变拷贝
    let mut mutable_point = point;

    {
        // `ref` 可以与 `mut` 结合以创建可变引用。
        let Point { x: _, y: ref mut mut_ref_to_y } = mutable_point;

        // 通过可变引用来改变 `mutable_point` 的字段 `y`。
        *mut_ref_to_y = 1;
    }

    println!("point is ({}, {})", point.x, point.y);
    println!("mutable_point is ({}, {})", mutable_point.x, mutable_point.y);

    // 包含一个指针的可变元组
    let mut mutable_tuple = (Box::new(5u32), 3u32);

    {
        // 解构 `mutable_tuple` 来改变 `last` 的值。
        let (_, ref mut last) = mutable_tuple;
        *last = 2u32;
    }

    println!("tuple is {:?}", mutable_tuple);
}