为啥 Rust 认为泄漏内存是安全的？

Posted 2023-02-25

【中文标题】为啥 Rust 认为泄漏内存是安全的？

【英文标题】：Why does Rust consider it safe to leak memory?为什么 Rust 认为泄漏内存是安全的？

【发布时间】：2019-09-30 02:49:20

【问题描述】：

根据this chapter in the Rust Book，有可能通过创建指针循环来泄漏内存：

Rust 的内存安全保证使得意外创建从未清理过的内存（称为内存泄漏）变得困难，但并非不可能。完全防止内存泄漏并不是 Rust 的保证之一，就像在编译时不允许数据竞争一样，这意味着内存泄漏在 Rust 中是内存安全的。我们可以看到 Rust 通过使用 Rc<T> 和 RefCell<T> 允许内存泄漏：可以创建引用，其中项目在循环中相互引用。这会造成内存泄漏，因为循环中每个项目的引用计数永远不会达到 0，并且值永远不会被丢弃。

存在诸如“弱指针”之类的替代方案，可让您创建自引用结构，在删除时仍可清理这些结构。事实上，使用Weak<T>实际上是在那一章后面提出的。

为什么 Rust 认为这是安全的？为什么这是一个语言没有做任何事情来防止“不良程序员行为”的例子？

【问题讨论】：

您为什么认为这样做不安全？它会破坏 Rust 提供的任何保证吗？它是否以任何方式影响控制流？以后可以以任何方式访问被遗忘的字节吗？ :)

除了你已经引用的那本书的部分，我认为这方面没什么可说的。 “内存泄漏是内存安全的” 是正确的答案。

@hellow 事情就是这样：我曾预料到“忘记”东西（将事物“永远”保存在内存中而不运行它们的析构函数）是不可取的，我惊讶地发现确实是 Rust 的保证不说这种情况，这也是我问这个问题的原因。

【参考方案1】：

因为它是安全的。

---

unsafe 在 Rust 中具有非常特殊的含义，它专门针对触发未定义行为的编程错误类。这些是最严重的错误，因为它们完全颠覆了您对程序的整体理解，导致编译器或硬件以不可预知的方式运行。

内存泄漏不会触发未定义行为，因此是安全的。

您可能对 Nomicon（Rust Book 的 Unsafe 等价物）对Leaking 的评价感兴趣；关于ScopeGuard 的例子通常被称为泄漏启示录。

---

值得注意的是，垃圾收集语言很容易泄漏内存，例如。一个简单的Map，其中添加了键值对而从未被删除，最终将导致堆耗尽；并且 GC 将无法阻止它。

不断增长的Map 与反复忘记free 指针一样不可取，在任何一种情况下，堆耗尽都迫在眉睫，但通常认为经过 GC 处理的语言是安全的。

【讨论】：

很好的答案！ Nomicon 比我预期的这个问题的答案更深入：')。我确实认为“不断增长的Map”可能不是最好的例子，但是，因为虽然这可能会在某个时候耗尽可用内存，但它并没有“泄漏”它（尽快当程序停止使用地图时，无论它有多大，它都会被 GC 回收）。事实上，这两个实例（Map 和无法访问的指针）都会在某个时候触发堆耗尽，这绝对很有趣......

我猜“堆耗尽”是我们遇到的一个实际问题，当我们的物理冯诺依曼机器在其模拟图灵机的能力极限时（毕竟，它有无限的内存），这意味着堆耗尽在实践中是一个糟糕的问题，但它是安全的在理论上因为它不可能发生？

@Qqwy：（1）关于Map程序停止使用map时内存被回收；我会指出，当程序停止时，大多数操作系统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（无限记忆）和实践（有限记忆）的描述。

相关：Is it possible to cause a memory leak in Rust?

请注意，内存泄漏可能被声明为未定义的行为（例如线性类型）。也就是说，开发 Rust 的人可以定义语言中的 UB 是什么。因此，请确保您不要同时说 “内存泄漏不会导致未定义行为，因为它们是安全的。” 因为那将是一个循环定义。