解读

Rust 编译期的 Borrow Checker 默认执行“一个值只能有一个所有者”的硬规则，导致在单线程场景下若需多处共享同一份堆数据，直接 move 会触发“use after move”编译错误。Rc<T>（reference counted smart pointer）通过运行时引用计数机制，把“所有权”拆成“共享所有权”：每克隆一次只增加引用计数，不拷贝数据，也不转移所有权，从而在编译期仍满足所有权语义，在运行期允许多个 Rc<T> 同时指向同一块堆内存，实现“共享不可变，打破单一所有”。

知识点

1. 单一所有权模型：Rust 的核心约束，值在任一时刻只有唯一所有者，离开作用域即 drop。
2. Rc<T> 定义：std::rc::Rc<T>，非线程安全，仅用于单线程；内部包含强引用计数与弱引用计数两个 usize。
3. 共享所有权原理：
   • Rc::new(val) 在堆上分配 RcBox<T> { strong: 1, weak: 1, value: T }，返回第一个所有者。
   • 每次 rc.clone() 仅浅拷贝指针并原子级递增强引用计数，不触发深拷贝，成本 O(1)。
   • 当强引用归零时 drop 数据；当强+弱均归零时释放堆内存，无需 GC 即可自动回收。
4. 不可变约束：Rc<T> 不提供内部可变性；若需修改，需配合 RefCell<T> 形成单线程内部可变性模式 Rc<RefCell<T>>。
5. 循环引用风险：Rc<T> 相互克隆会形成引用计数循环，导致内存泄漏；可用 Weak<T> 降级打破循环。
6. 与 Arc<T> 区别：Arc<T> 使用原子操作保证线程安全，成本更高；Rc<T> 仅用于单线程高性能场景。

答案

Rc<T> 通过堆上引用计数把“唯一所有权”转为“共享所有权”：

1. 调用 Rc::new(val) 创建首所有者，堆上初始化引用计数为 1；
2. 使用 rc.clone() 仅复制指针并原子递增计数，不转移所有权，从而允许多个 Rc<T> 并存；
3. 当最后一个 Rc<T> 离开作用域、强引用归零时自动 drop 数据并释放内存；
4. 全程编译期仍满足所有权规则（因为 clone 后原句柄仍合法），运行期实现共享只读访问，以此打破 Rust 的单一所有权限制。
   注意：Rc<T> 不可跨线程，且默认不可变；若需写操作，需搭配 RefCell<T> 使用。

拓展思考

1. 面试常追问“Rc<RefCell<T>> 为什么能同时打破所有权与可变借用规则？”
   答：Rc 解决共享所有权，RefCell 把借用检查从编译期推迟到运行期，通过 borrow_mut() 返回 RefMut<T>，运行时动态检查“单写或多读”规则，形成单线程内部可变性经典组合。
2. 若场景升级为多线程，需把 Rc 换成 Arc，把 RefCell 换成 Mutex/RwLock，即 Arc<Mutex<T>>，此时引用计数与锁都是原子操作，保证线程安全。
3. 实战排查内存泄漏时，可用 Weak<T> 把父子关系中的回指指针降级为弱引用，打破 Rc 循环，使引用计数能顺利归零。