C++ 的智能指针不就基本解决了野指针问题了吗?为什么还要吹捧rust的内存安全?
你问了一个非常关键的问题，而且问得非常实在。确实，C++ 的智能指针，尤其是 `std::unique_ptr` 和 `std::shared_ptr`，在很大程度上解决了 C++ 中常见的野指针和内存泄漏问题。这玩意儿在 C++ 世界里，堪称“救世主”般的存在。那么，为什么大家对 Rust 的内存安全这么推崇，甚至有点“吹捧”的意思呢？这背后其实有很多更深层次的原因，不是一句“智能指针解决了一切”就能概括的。
咱们就来掰扯掰扯，把这层窗户纸捅破。
C++ 智能指针的伟大之处：这是毋庸置疑的
先得承认，C++ 的智能指针是语言设计上的一大飞跃。它们的核心思想是RAII (Resource Acquisition Is Initialization)，也就是把资源的生命周期管理（比如内存分配和释放）和对象的生命周期绑定在一起。
`std::unique_ptr`：独占所有权
一旦一个对象被 `unique_ptr` 拥有，就再也无法被复制（除非是移动）。这就像一个唯一的“主人”。
当 `unique_ptr` 离开作用域时，它所拥有的内存就会被自动释放。这意味着，你再也不用手动 `delete` 了，大大降低了忘记 `delete` 导致内存泄漏的风险。
它还能有效地处理动态数组，通过 `std::unique_ptr`.
`std::shared_ptr`：共享所有权
允许多个 `shared_ptr` 指向同一个对象，它们通过一个引用计数器来管理对象的生命周期。
当最后一个 `shared_ptr` 被销毁时，对象才会被释放。
这解决了 C++ 中另一个常见的问题：当多个地方都需要访问同一个对象，但又不知道谁是最后一个需要它的使用者时。
为什么说智能指针“基本”解决了问题，而不是“完全”解决了？
这里就触及到问题的核心了。“基本解决”和“完全解决”之间，隔着一片“细节的海洋”。
1. 循环引用问题 (C++ `std::shared_ptr`)
虽然 `shared_ptr` 解决了“谁最后用”的问题，但它自己引入了一个新的陷阱：循环引用。
想象一下，对象 A 拥有一个 `shared_ptr` 指向对象 B，而对象 B 又有一个 `shared_ptr` 指向对象 A。
即使你把 A 和 B 的外部引用都清除了，它们之间仍然相互持有 `shared_ptr`，引用计数器永远不会归零，导致内存泄漏。
要解决这个问题，C++ 引入了 `std::weak_ptr`。`weak_ptr` 允许你引用一个对象，但不会增加它的引用计数。你需要主动检查 `weak_ptr` 是否仍然指向一个有效的对象，然后才能通过 `lock()` 得到一个临时的 `shared_ptr` 来访问它。
这带来了额外的复杂性。开发者需要时刻警惕循环引用的可能性，并且正确使用 `weak_ptr`，这本身就是一个容易出错的环节。
2. 遗留的裸指针和不当使用
C++ 毕竟是一门兼容性极强的语言，它允许你自由地在智能指针和裸指针之间转换。比如，`ptr.get()` 给你返回底层的裸指针。
如果开发者在代码中仍然大量使用裸指针，或者将裸指针传递给第三方库，或者在智能指针的生命周期结束后仍然试图使用 `get()` 返回的裸指针，那么野指针问题依然会卷土重来。
例如，你有一个 `unique_ptr`，它管理着一块内存。如果你在 `unique_ptr` 销毁前，将它 `get()` 出来的裸指针传递给一个函数，而那个函数持有这个裸指针的副本，那么当 `unique_ptr` 释放内存后，那个裸指针就变成了野指针，一旦被访问，程序就会崩溃或出现不可预测的行为。
3. 所有权和生命周期管理的“显式”与“隐式”
智能指针是显式管理资源的。你得明确地创建 `unique_ptr` 或 `shared_ptr`，并且在合适的时机（或者依赖于其析构函数）去管理它们。
这仍然需要开发者对程序的执行流程、作用域和对象生命周期有相当深入的理解。在复杂的系统中，追踪每一个智能指针的生命周期并非易事。
4. 性能开销
`shared_ptr` 的引用计数操作（原子加减）是有性能开销的，尤其是在高并发场景下。
虽然 C++20 引入了 `std::atomic_ref` 等，但底层机制的原子性操作总是伴随着一定的性能成本。
Rust 内存安全的“吹捧”之处：它解决了什么更根本的问题？
Rust 的内存安全，不是简单地通过“智能指针”这一种机制来“管理”内存，而是通过一套编译器强制执行的、零成本抽象的规则来预防内存安全问题的发生。这才是其革命性的地方。
1. 所有权系统 (Ownership System)
Rust 的核心是所有权系统。每个值在 Rust 中都有一个明确的“所有者”。
当所有者离开作用域时，这个值就会被释放。
一次只能有一个所有者。 这是最关键的一条规则。当值被移动时，旧的所有者就失效了。
这直接杜绝了“悬挂指针”（Dangling Pointer）和“双重释放”（Double Free）的问题，因为只有一个所有者在负责释放。你无法在内存被释放后还能访问它，也无法在它还未被释放时又释放一次。
2. 借用检查器 (Borrow Checker)
所有权系统本身还不够，Rust 还引入了借用检查器。它是 Rust 编译器的一部分，负责在编译时分析代码中数据的访问模式。
借用检查器强制执行以下规则：
在任何给定时间，你可以有：
一个可变引用 (`&mut T`)，或者
任意数量的不可变引用 (`&T`)
你不能同时拥有可变引用和不可变引用，也不能在有可变引用的同时有不可变引用。
这不仅仅是“管理”指针，而是从根本上防止了数据竞争和内存不安全访问。
防止野指针： 如果一个引用指向的数据被释放了（比如它的所有者离开了作用域），借用检查器会在编译时就发现并报错，因为那个引用已经不再有效了。
防止数据竞争： 通过“一个可变引用，或多个不可变引用”的规则，Rust 确保了在多线程环境下，不会出现多个线程同时修改同一块数据而导致不可预测结果的情况。这是 C++ 很难完美解决的，即使有 `std::mutex` 等同步原语，也需要开发者手动管理，容易出错。
3. 生命周期注解 (`'a`)
当编译器无法自动推断引用和数据的生命周期关系时（尤其是在函数返回引用时），Rust 会要求你添加生命周期注解。
这使得生命周期的关系更加明确，并且由编译器强制验证。例如，一个函数如果返回一个引用，编译器会要求你指明这个返回的引用最多能活多久，以保证它不会指向一个已经被释放的数据。这比 C++ 中依靠开发者自觉来避免悬挂指针要严格和可靠得多。
4. 零成本抽象
Rust 的内存安全特性（所有权、借用检查器）是在编译时实现的，并且不产生运行时开销。一旦代码通过了编译器的检查，其性能就与手动管理的、没有运行时开销的 C 代码相当。
这与 C++ 的智能指针不同，`shared_ptr` 有运行时引用计数的开销。
总结：为什么 Rust 被“吹捧”？
C++ 的智能指针是优秀的工具，它们极大地提高了 C++ 程序员的效率和代码的安全性。但它们仍然是将“安全性”的责任很大程度上交给了开发者，需要在复杂系统中小心翼翼地维护。
Rust 则通过一套一套完整的、由编译器强制执行的规则体系（所有权、借用检查器、生命周期注解）来预防内存安全问题。它将“安全性”的责任从开发者转移到了编译器身上。一旦 Rust 代码编译通过，你就很大程度上可以确信它在内存安全方面不会出问题，这是一种质的飞跃，而不是量的提升。
你可以这样理解：
C++ 智能指针： 提供了一种更安全的驾照和车辆（RAII），但你仍然需要自己遵守交通规则，比如不闯红灯、不酒驾。一旦违规，后果自负。
Rust 的内存安全： 提供了一个自动驾驶系统（所有权、借用检查器），它在底层就帮你规避了几乎所有的交通违规行为。即使你不知道所有交通规则，只要你按照这个自动驾驶系统的指示操作，就几乎不可能发生事故。
所以，当人们“吹捧” Rust 的内存安全时，他们吹捧的不是一种简单的技术，而是一种将内存安全这一核心难题，从开发者头疼的运行时问题，转化为编译器严苛但可控的编译时检查的全新编程范式。这种范式解放了开发者，让他们能更专注于业务逻辑，而不是时刻提防着内存安全这个隐藏的“定时炸弹”。这对于系统编程、网络安全等领域来说，价值是巨大的。
咱们就来掰扯掰扯，把这层窗户纸捅破。
C++ 智能指针的伟大之处：这是毋庸置疑的
先得承认，C++ 的智能指针是语言设计上的一大飞跃。它们的核心思想是RAII (Resource Acquisition Is Initialization)，也就是把资源的生命周期管理（比如内存分配和释放）和对象的生命周期绑定在一起。
`std::unique_ptr`：独占所有权
一旦一个对象被 `unique_ptr` 拥有，就再也无法被复制（除非是移动）。这就像一个唯一的“主人”。
当 `unique_ptr` 离开作用域时，它所拥有的内存就会被自动释放。这意味着，你再也不用手动 `delete` 了，大大降低了忘记 `delete` 导致内存泄漏的风险。
它还能有效地处理动态数组，通过 `std::unique_ptr
`std::shared_ptr`：共享所有权
允许多个 `shared_ptr` 指向同一个对象，它们通过一个引用计数器来管理对象的生命周期。
当最后一个 `shared_ptr` 被销毁时，对象才会被释放。
这解决了 C++ 中另一个常见的问题：当多个地方都需要访问同一个对象，但又不知道谁是最后一个需要它的使用者时。
为什么说智能指针“基本”解决了问题，而不是“完全”解决了？
这里就触及到问题的核心了。“基本解决”和“完全解决”之间，隔着一片“细节的海洋”。
1. 循环引用问题 (C++ `std::shared_ptr`)
虽然 `shared_ptr` 解决了“谁最后用”的问题，但它自己引入了一个新的陷阱：循环引用。
想象一下，对象 A 拥有一个 `shared_ptr` 指向对象 B，而对象 B 又有一个 `shared_ptr` 指向对象 A。
即使你把 A 和 B 的外部引用都清除了，它们之间仍然相互持有 `shared_ptr`，引用计数器永远不会归零，导致内存泄漏。
要解决这个问题，C++ 引入了 `std::weak_ptr`。`weak_ptr` 允许你引用一个对象，但不会增加它的引用计数。你需要主动检查 `weak_ptr` 是否仍然指向一个有效的对象，然后才能通过 `lock()` 得到一个临时的 `shared_ptr` 来访问它。
这带来了额外的复杂性。开发者需要时刻警惕循环引用的可能性，并且正确使用 `weak_ptr`，这本身就是一个容易出错的环节。
2. 遗留的裸指针和不当使用
C++ 毕竟是一门兼容性极强的语言，它允许你自由地在智能指针和裸指针之间转换。比如，`ptr.get()` 给你返回底层的裸指针。
如果开发者在代码中仍然大量使用裸指针，或者将裸指针传递给第三方库，或者在智能指针的生命周期结束后仍然试图使用 `get()` 返回的裸指针，那么野指针问题依然会卷土重来。
例如，你有一个 `unique_ptr`，它管理着一块内存。如果你在 `unique_ptr` 销毁前，将它 `get()` 出来的裸指针传递给一个函数，而那个函数持有这个裸指针的副本，那么当 `unique_ptr` 释放内存后，那个裸指针就变成了野指针，一旦被访问，程序就会崩溃或出现不可预测的行为。
3. 所有权和生命周期管理的“显式”与“隐式”
智能指针是显式管理资源的。你得明确地创建 `unique_ptr` 或 `shared_ptr`，并且在合适的时机（或者依赖于其析构函数）去管理它们。
这仍然需要开发者对程序的执行流程、作用域和对象生命周期有相当深入的理解。在复杂的系统中，追踪每一个智能指针的生命周期并非易事。
4. 性能开销
`shared_ptr` 的引用计数操作（原子加减）是有性能开销的，尤其是在高并发场景下。
虽然 C++20 引入了 `std::atomic_ref` 等，但底层机制的原子性操作总是伴随着一定的性能成本。
Rust 内存安全的“吹捧”之处：它解决了什么更根本的问题？
Rust 的内存安全，不是简单地通过“智能指针”这一种机制来“管理”内存，而是通过一套编译器强制执行的、零成本抽象的规则来预防内存安全问题的发生。这才是其革命性的地方。
1. 所有权系统 (Ownership System)
Rust 的核心是所有权系统。每个值在 Rust 中都有一个明确的“所有者”。
当所有者离开作用域时，这个值就会被释放。
一次只能有一个所有者。 这是最关键的一条规则。当值被移动时，旧的所有者就失效了。
这直接杜绝了“悬挂指针”（Dangling Pointer）和“双重释放”（Double Free）的问题，因为只有一个所有者在负责释放。你无法在内存被释放后还能访问它，也无法在它还未被释放时又释放一次。
2. 借用检查器 (Borrow Checker)
所有权系统本身还不够，Rust 还引入了借用检查器。它是 Rust 编译器的一部分，负责在编译时分析代码中数据的访问模式。
借用检查器强制执行以下规则：
在任何给定时间，你可以有：
一个可变引用 (`&mut T`)，或者
任意数量的不可变引用 (`&T`)
你不能同时拥有可变引用和不可变引用，也不能在有可变引用的同时有不可变引用。
这不仅仅是“管理”指针，而是从根本上防止了数据竞争和内存不安全访问。
防止野指针： 如果一个引用指向的数据被释放了（比如它的所有者离开了作用域），借用检查器会在编译时就发现并报错，因为那个引用已经不再有效了。
防止数据竞争： 通过“一个可变引用，或多个不可变引用”的规则，Rust 确保了在多线程环境下，不会出现多个线程同时修改同一块数据而导致不可预测结果的情况。这是 C++ 很难完美解决的，即使有 `std::mutex` 等同步原语，也需要开发者手动管理，容易出错。
3. 生命周期注解 (`'a`)
当编译器无法自动推断引用和数据的生命周期关系时（尤其是在函数返回引用时），Rust 会要求你添加生命周期注解。
这使得生命周期的关系更加明确，并且由编译器强制验证。例如，一个函数如果返回一个引用，编译器会要求你指明这个返回的引用最多能活多久，以保证它不会指向一个已经被释放的数据。这比 C++ 中依靠开发者自觉来避免悬挂指针要严格和可靠得多。
4. 零成本抽象
Rust 的内存安全特性（所有权、借用检查器）是在编译时实现的，并且不产生运行时开销。一旦代码通过了编译器的检查，其性能就与手动管理的、没有运行时开销的 C 代码相当。
这与 C++ 的智能指针不同，`shared_ptr` 有运行时引用计数的开销。
总结：为什么 Rust 被“吹捧”？
C++ 的智能指针是优秀的工具，它们极大地提高了 C++ 程序员的效率和代码的安全性。但它们仍然是将“安全性”的责任很大程度上交给了开发者，需要在复杂系统中小心翼翼地维护。
Rust 则通过一套一套完整的、由编译器强制执行的规则体系（所有权、借用检查器、生命周期注解）来预防内存安全问题。它将“安全性”的责任从开发者转移到了编译器身上。一旦 Rust 代码编译通过，你就很大程度上可以确信它在内存安全方面不会出问题，这是一种质的飞跃，而不是量的提升。
你可以这样理解：
C++ 智能指针： 提供了一种更安全的驾照和车辆（RAII），但你仍然需要自己遵守交通规则，比如不闯红灯、不酒驾。一旦违规，后果自负。
Rust 的内存安全： 提供了一个自动驾驶系统（所有权、借用检查器），它在底层就帮你规避了几乎所有的交通违规行为。即使你不知道所有交通规则，只要你按照这个自动驾驶系统的指示操作，就几乎不可能发生事故。
所以，当人们“吹捧” Rust 的内存安全时，他们吹捧的不是一种简单的技术，而是一种将内存安全这一核心难题，从开发者头疼的运行时问题，转化为编译器严苛但可控的编译时检查的全新编程范式。这种范式解放了开发者，让他们能更专注于业务逻辑，而不是时刻提防着内存安全这个隐藏的“定时炸弹”。这对于系统编程、网络安全等领域来说，价值是巨大的。
网友意见
极端理想的情况是这样的。
然而现实中：
1：你需要维护大量c++03甚至更老的代码，给它fix或者叠加功能……
2：你需要引用到很多已完成的代码库，而这些库的接口甚至是纯c的。
3：在以前，有时候会有一些逻辑/技巧会把裸指针转为整形进行运算和处理：例如说我见过一个rbt实现，把指针的最低bit拿来指示颜色（因为内存对齐的缘故，从堆里申请出来的内存，最低bit一般都为0）。还有本机多进程服务，把在共享内存的指针当做整形传给对方（双方在mmap时指定同一个基址）。
遇到了这些，你连改写都不一定那么容易改写。
Rust 我不太了解，但 Smart Pointer 并没有从根本上解决 C++ 的内存安全问题。说白了，程序员用不好、不会用，依然轻轻松松造成内存安全问题，随手就来几个例子：
1、std::shared_ptr 被提前释放：
void process(std::shared_ptr<int> svp) {} int main(int argc, char** argv) { int* vp = new int(10); process(std::shared_ptr<int>(vp)); std::cout << *vp << std::endl; // pointer "vp" has already been released. return 0; } 2、使用栈对象初始化智能指针，造成悬挂指针：
auto process() { int v = 10; int* vp = &v; return std::shared_ptr<int>(vp); } int main(int argc, char** argv) { std::cout << *process() << std::endl; // dangling pointer. return 0; } 3、std::shared_ptr 造成的循环引用：
struct C { ~C() { std::cerr << "destructor
"; } std::shared_ptr<C> sp; }; int main(int argc, char **argv) { auto p = std::make_shared<C>(), q = std::make_shared<C>(); p->sp = q; q->sp = p; return 0; } 4、不当用法造成的潜在内存泄露：
bool complicatedCompute() { /* ... */ return true; } // potential memory leak; auto process(std::shared_ptr<int>, bool) {} int main(int argc, char** argv) { process(std::shared_ptr<int>(new int(10)), complicatedCompute()); return 0; } BTW. 除了上述想到的几种场景，其他的还包括 std::shared_ptr 与 std::weak_ptr 联合使用不当所可能导致的潜在内存问题：比如，使用 std::make_shared 方式构造的 std::shared_ptr 对象，其控制块内存只会在对应 std::weak_ptr 引用计数完全清零时，才会将堆内一次性分配的整块内存完全释放。因此这就可能造成内存释放的不连续性，中间产生的 time gap 在某些应用场景下可能会带来潜在问题。另外，new + std::shared_ptr 构造方式虽然不存在上述问题，并且支持自定义 deleter，但却可能导致潜的在内存泄露以及智能指针对象构造效率的问题。因此，在 C++ 中至少暂时还没有特别完美的方案来真正“智能地”管理内存和指针，并同时兼顾性能、安全、使用成本、维护成本等诸多方面问题。
最后补充一句：C++11 曾经有过标准以支持“最小垃圾回收及安全派生指针”，但很可惜，据我所知，从 GUN 到 Clang 目前还没有任何一款编译器支持。
Update：
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