10.1.3 克隆

译文 · 基于 The Rustonomicon

克隆

原文链接: https://doc.rust-lang.org/nomicon/arc-mutex/arc-clone.html

　　基础代码有了，接下来要能 clone Arc。

　　基本上需要：

1. 递增原子引用计数
2. 用内部指针构造新的 Arc 实例

　　首先访问 ArcInner：

let inner = unsafe { self.ptr.as_ref() };

　　更新原子引用计数：

let old_rc = inner.rc.fetch_add(1, Ordering::???);

　　这里该用什么 ordering？clone 时我们实际上没有需要原子同步的代码，因为 clone 期间不修改内部值。因此可用 Relaxed ordering，表示没有 happens-before 关系但仍是原子的。但在 Drop Arc 时，递减引用计数需要原子同步。详见 Arc 的 Drop 实现一节。关于原子关系与 Relaxed ordering，见原子操作一节。

　　因此代码变为：

let old_rc = inner.rc.fetch_add(1, Ordering::Relaxed);

　　需要再导入 Ordering：

1

use std::sync::atomic::Ordering;

　　但当前实现有一个问题。若有人对一堆 Arc 调用 mem::forget 呢？迄今的代码（以及将要写的）假设引用计数准确反映内存中有多少个 Arc，但 mem::forget 会让这不再成立。因此从这个 Arc clone 出越来越多 Arc 却不 Drop、不递减引用计数时，可能溢出！这会导致释放后使用，极其糟糕！

　　为此需要检查引用计数不超过某个任意值（低于 usize::MAX，因为我们用 AtomicUsize 存引用计数），并做点什么。

　　标准库实现选择在任意线程上引用计数达到 isize::MAX（约为 usize::MAX 的一半）时直接 abort 程序（正常代码中极不可能，若发生则程序可能极度病态），假设不会有约 20 亿个线程（在部分 64 位机器上约为 9 quintillion）同时递增引用计数。我们采用同样策略。

　　实现很简单：

if old_rc >= isize::MAX as usize {
    std::process::abort();
}

　　然后返回新的 Arc 实例：

Self {
    ptr: self.ptr,
    phantom: PhantomData
}

　　把这些包进 Clone 实现：

use std::sync::atomic::Ordering;

impl<T> Clone for Arc<T> {
    fn clone(&self) -> Arc<T> {
        let inner = unsafe { self.ptr.as_ref() };
        // 这里用 relaxed ordering 没问题，因为我们不需要任何原子
        // 同步——不修改也不访问内部数据。
        let old_rc = inner.rc.fetch_add(1, Ordering::Relaxed);

        if old_rc >= isize::MAX as usize {
            std::process::abort();
        }

        Self {
            ptr: self.ptr,
            phantom: PhantomData,
        }
    }
}