Rust: Pin与刻舟求剑

如果你还在挣扎着理解Rust的Pin，那么可以来看看刻舟求剑与Pin的关系。

Rust的Pin概念，可能比较难理解，就算是一些编程老手也会研究一阵子。因为其他语言（我接触的）都没有提及这个概念。

Pin中文意思为固定，Rust中的Pin也是取固定的意思——将value固定住，避免被移动。

所以为了理解Pin，我们需要明白以下两个问题

1. 为什么需要固定value，不让移动？
2. Pin是如何禁止移动的？

第一个问题，为什么需要固定value，不让移动呢？

这是因为有些value含有自引用。自引用，即存储了一个指向自身的指针，如下图，

struct Book {
  name: String,
  my_name: &String,
}

结构体Book包含了指向自己name的引用/指针。这个指针实际上是一串长这样的数字0x800x8fff。

这样的结构Book，在move以后，指针的数值没有变化，导致仍然指向过去的地方。那么这个指针已经是无效了，结构体book也因此废掉了，不能再被使用。

古代有个典故很切合这种场景，那就是刻舟求剑——

楚国有个渡江的人，他的剑从船中掉到水里。他立刻在那船（舷）上刻了记号，说：“这是我的剑掉下去的地方。”船到目的地后停了下来，这个楚国人从他刻记号的地方跳到水里寻找剑。船已经行驶了，但是剑没有移动，像这样寻找剑，不是很糊涂吗？

指针就像掉下去的剑，一直指着一个地方，当你移动船(Book)以后，你的剑还在原来的地方，是不会找到剑的。

所以当剑掉进湖里，刻完记号以后（有自引用的指针），就不能移动船了！而这时候我们的帮手Pin就登场了~

关于move的更多内容，请看什么是move？理解C++ Value categories，move， move in Rust

有些读者，可能会觉得这个自引用结构有啥用处啊，为了这个东西，搞得这么复杂，有必要吗。

这主要是为了支持Rust的异步编程。如果想了解异步编程的概念可以阅读Coroutine, 异步，同步，async, await。Rust 的异步编程有其特点。下面略微阐述一下。

Rust异步编程（协程，coroutine）

三言两语是讲不明白Rust的异步编程的，毕竟内容很多。

Rust的异步编程采取的是Poll模型，与C++/JavaScript/Python的方式不一样。

C++/JavaScript在运行future/promise/async task的时候会一直运行，直到被挂起。（如果对C++的协程感兴趣，可以看The Coroutine in C++ 20 协程初探）

而Rust的future会先挂起，只有当被executor poll的时候才会运行，有点延迟运行的意味。

让我们通过代码来看看这区别意味着什么，比如下面的伪代码，

function f()
{
   print “enter";
   await Promise();
   print "leave";
}
print "start"
f()
print "end"

如果代码是JavaScript，会输出 start->enter->end->leave （假设promise会花点时间）。

如果代码是Rust，则会输出start->end->enter->leave。

对比输出，我们会发现Rust会先输出start,end，这是因为f是异步task（future)，在第一次被调用的时候不会被运行，只有当被Executor poll的时候才会运行。

而JavaScript会先输出start, enter，这是因为JavaScript在调用Promise的时候会直接进入函数f的内部执行，直到被挂起（遇到await)。

(rust的异步未完待续)

下面，先让我们看看第二个问题——Pin是如何禁止移动呢？

Pin之技

Pin是如何实现禁止移动呢？其实很简单，把你想要固定的type用Pin 包装（wrap)一下。这样子，操作Pin<T>以后，你就不能通过Pin<T>获取&mut T，也就无法move T。

为什么这时候无法move T?因为如果你要move一个东西，必须拥有所有权，或者有它的可变引用&mut T。

当有可变引用可以通过replace/swap来move T。 现在你无法获取&mut T当然也就无法move了。而你既然用Pin包装了一下，也就说明你不再拥有T了。

如果硬是要类比一下的话，就相当于你把钱包给了你老婆（老婆大人是Pin)。这样子，你就不能移动你的钱包了，你要通过老婆作为中介去拿钱，只能拿一部分，而不能把整个钱包移动起来了。 （所以钱包不能上交那）

对Rust感兴趣可以看总结Rust那些难理解的点(大量更新于6月16日）

将上述伪代码写成真正的代码，

JavaScript版本

async function f() {
    console.log("enter");
    await new Promise((resolve, reject)=> setTimeout(()=> { console.log("promise resolved"); resolve(); }, 2000));
    console.log("leave");
}
function main() {
    console.log("start");
    f();
    console.log("end");
}
main()

Rust版本

use tokio::time;
use mini_redis::{client, Result};
async fn promise() {
    println!("promise resolved.");
}
async fn f() {
    println!("enter");
    promise().await;
    println!("leave");
}

#[tokio::main]
pub async fn main() -> Result<()> {
    println!("start");
    let task:tokio::task::JoinHandle<_>= tokio::spawn(async {f().await;});
    println!("end");
    time::sleep(time::Duration::from_secs(10)).await;

    Ok(())
}

刻舟求剑的故事 刻舟求剑的故事的道理

rust-lang/rfcs

Rust的数据移动到底有没有移动数据在内存里的位置？