Copy and Clone triat in Rust

在 rust 中，有 Copy 和 Clone 两个 trait 用于“复制”，本文区别两者。

`Clone` trait

std::clone::Clone triat 的定义如下：

pub trait Clone: Sized {
    // Required method
    fn clone(&self) -> Self;

    // Provided method
    fn clone_from(&mut self, source: &Self) { ... }
}

Clone triat 用于给对象加上“复制”的能力，需要 x.clone() 来显式调用。对象的“复制”既可以是浅拷贝，也可以是深拷贝。

`Copy` trait

std::marker::Copy triat 是一个 marker trait，定义如下：

pub trait Copy: Clone { }

Copy trait 用于标记对象的“复制”只要浅拷贝即可，是可以简单、直接地逐位复制实现数据的完整拷贝。此时，拷贝将由编译器隐式实现。

拷贝隐式实现的含义

在 rust 中，变量赋值默认是移动语义（move semantics），比如：

#![allow(unused)]
fn main() {
  let s = String::from("Hello, world!"); // String implements Clone trait but not Copy trait
  let scopy = s; // s is move to scopy, and so cannot be used
  println!("{s:?}"); // ❌
}

当对象实现 Copytriat，变量赋值将是复制语义（copy semantics）：

#![allow(unused)]
fn main() {
  let s: i32 = 12; // i32 implements Copy trait
  let scopy = s; // s is copy to scopy, which still can be used
  println!("{s:?}"); // ✔️
}

所以不是所有的类型都能实现 Copytrait 的 ^[1]，比如：

String：栈上的指针，指向堆中的 buffer。Copy 只会拷贝栈上的指针，导致二次释放（double free）。
Vec<T>：同样是指针，指向堆中的数组。
&mut T：会导致创建多个可变引用

总结起来：

不是完全在栈上
浅拷贝会破坏 rust 的所有权规则

的类型不能实现 Copy trait。

Copy 与 Droptrait 的关系

类型实现了 Droptriat，表明清理该类型对象比较复杂，而不是简单从栈上删除，该变量也就不应该实现 Copytriat。

rustc 事实上会阻止实现了 Drop trait 的类型实现 Copy trait。^[2]

总结

Clone trait 是 Copytriat 的 super-trait。想实现 Copytrait 一定要实现 Clonetrait，因为拷贝能力实际是由 Clonetrait 实现的，Copytrait 只是一个 marker triat，标记该类型的拷贝是低成本的。