Ponteiros Inteligentes

Um ponteiro é um conceito geral para uma variável que contém um endereço na memória. Esse endereço se refere a, ou “aponta para”, algum outro dado. O tipo mais comum de ponteiro em Rust é a referência, sobre a qual você aprendeu no Capítulo 4. Referências são indicadas pelo símbolo & e pegam emprestado o valor para o qual apontam. Elas não têm nenhuma capacidade especial além de se referirem a dados, e não têm custo adicional.

Ponteiros inteligentes (smart pointers), por outro lado, são estruturas de dados que agem como ponteiros, mas também têm metadados e capacidades adicionais. O conceito de ponteiros inteligentes não é exclusivo de Rust: ponteiros inteligentes surgiram em C++ e também existem em outras linguagens. A biblioteca padrão de Rust define vários ponteiros inteligentes que oferecem funcionalidades além daquelas fornecidas por referências. Para explorar o conceito geral, veremos alguns exemplos diferentes de ponteiros inteligentes, incluindo um tipo de ponteiro inteligente com contagem de referências (reference counting). Esse ponteiro permite que dados tenham múltiplos donos, mantendo registro da quantidade de donos e, quando nenhum dono resta, limpando os dados.

Em Rust, com seus conceitos de ownership e borrowing, há uma diferença adicional entre referências e ponteiros inteligentes: enquanto referências apenas pegam dados emprestados, em muitos casos ponteiros inteligentes têm ownership dos dados para os quais apontam.

Ponteiros inteligentes normalmente são implementados usando structs. Diferente de uma struct comum, ponteiros inteligentes implementam as traits Deref e Drop. A trait Deref permite que uma instância da struct do ponteiro inteligente se comporte como uma referência, para que você possa escrever código que funcione tanto com referências quanto com ponteiros inteligentes. A trait Drop permite personalizar o código executado quando uma instância do ponteiro inteligente sai de escopo. Neste capítulo, discutiremos essas duas traits e mostraremos por que elas são importantes para ponteiros inteligentes.

Como o padrão de ponteiro inteligente é um padrão de projeto geral usado com frequência em Rust, este capítulo não cobrirá todos os ponteiros inteligentes existentes. Muitas bibliotecas têm seus próprios ponteiros inteligentes, e você pode até escrever os seus. Vamos cobrir os ponteiros inteligentes mais comuns da biblioteca padrão:

• Box<T>, para alocar valores no heap
• Rc<T>, um tipo com contagem de referências que permite ownership múltiplo
• Ref<T> e RefMut<T>, acessados por meio de RefCell<T>, um tipo que aplica as regras de borrowing em tempo de execução, em vez de em tempo de compilação

Além disso, vamos cobrir o padrão de mutabilidade interior (interior mutability), no qual um tipo imutável expõe uma API para modificar um valor interno. Também discutiremos ciclos de referências: como eles podem vazar memória e como evitá-los.

Vamos mergulhar!