Rust中丢弃借用引用并保留堆内存，如何在语言层面失效旧引用？

假设我们在堆上存储数据：

use std::alloc::{alloc, Layout};
use std::ptr;

let layout = Layout::new::<usize>();
let data: usize = 1;
let data_ptr = alloc(layout) as *mut usize;
ptr::write(data_ptr, data);
let data_ref = &mut *data_ptr;

如果想复用同一块内存存储其他数据，可以直接向data_ptr写入新数据：

let data2: usize = 2;
ptr::write(data_ptr, data2);
let data2_ref = &mut *data_ptr;
// `data_ref`此时仍在作用域内有效

但此时data_ref在同一作用域内依然有效，请问如何在语言层面失效data_ref，确保它无法访问已分配的内存？

解决方法 #

在Rust中，要让data_ref失效，核心是让编译器认为它的生命周期已经结束，或者通过安全手段解除引用的有效性，具体有几种可行方式：

1. 用代码块限制引用生命周期 #

把data_ref的使用范围包裹在单独的代码块中，代码块执行完毕后，data_ref会被自动销毁，生命周期结束：

use std::alloc::{alloc, Layout};
use std::ptr;

let layout = Layout::new::<usize>();
let data: usize = 1;
let data_ptr = alloc(layout) as *mut usize;
ptr::write(data_ptr, data);

{
    let data_ref = &mut *data_ptr;
    // 在此处使用data_ref处理业务逻辑
} // 代码块结束，data_ref失效

// 安全复用内存
let data2: usize = 2;
ptr::write(data_ptr, data2);
let data2_ref = &mut *data_ptr;

2. 调用std::mem::drop主动销毁引用 #

drop函数可以立即销毁传入的变量，让data_ref的生命周期提前结束，后续无法再访问：

use std::alloc::{alloc, Layout};
use std::ptr;
use std::mem;

let layout = Layout::new::<usize>();
let data: usize = 1;
let data_ptr = alloc(layout) as *mut usize;
ptr::write(data_ptr, data);

let mut data_ref = &mut *data_ptr;
// 使用data_ref完成操作
drop(data_ref); // 主动销毁，data_ref不再有效

// 复用内存
let data2: usize = 2;
ptr::write(data_ptr, data2);
let data2_ref = &mut *data_ptr;

3. 用std::mem::replace安全替换内存内容（保留旧值） #

如果需要在替换内存数据的同时失效旧引用，replace函数会写入新值并返回旧值，同时让旧引用自动失效：

use std::alloc::{alloc, Layout};
use std::ptr;
use std::mem;

let layout = Layout::new::<usize>();
let data: usize = 1;
let data_ptr = alloc(layout) as *mut usize;
ptr::write(data_ptr, data);

let mut data_ref = &mut *data_ptr;
let old_data = mem::replace(data_ref, 2); // 写入新值，旧引用直接失效

// 此时data_ref指向新值，旧的引用状态已不存在

关键注意事项 #

直接操作裸指针时，Rust的借用检查器无法完全覆盖内存安全，所以必须严格遵守：

• 失效后的引用绝对不能再被访问，否则会触发未定义行为
• 复用内存前，所有指向该内存的可变引用必须被彻底销毁或失效

内容的提问来源于stack exchange，提问作者zoey1771