对于熟悉 C++ 的开发者来说，可能对 smart pointers 中的 shared_ptr 和 unique_ptr 不陌生。而在 Rust 中，也有智能指针如 Box、Rc、Arc、RefCell 等。本文将深入探讨 Box 的底层实现。
Box 在堆上分配内存以存储 T 类型的值，并返回相应的指针。此外，Box 还实现了 Trait DeRef 用于解引用以及 Drop 的析构功能，使得 Box 在离开作用域时能够自动释放内存。
下面是一个入门示例。
这个例子源自 Rust Book，便于演示，我们去掉了打印语句：
fn main() { let _ = Box::new(0x11223344); }
这段代码将变量 0x11223344 分配到堆上，所谓装箱的概念，Java 开发者对此应该非常熟悉。接下来，让我们启动 Docker，并使用 Rust-gdb 查看其汇编实现：
Dump of assembler code for function hello_cargo::main: 0x000055555555bdb0 <+0>: sub $0x18,%rsp 0x000055555555bdb4 <+4>: movl $0x11223344,0x14(%rsp) => 0x000055555555bdbc <+12>: mov $0x4,%esi 0x000055555555bdc1 <+17>: mov %rsi,%rdi 0x000055555555bdc4 <+20>: callq 0x55555555b5b0
关键的过程有两步：首先是 alloc::alloc::exchange_malloc 在堆上分配内存，其次将 0x11223344 存储到该内存地址中。
当函数结束时，地址将传递给 core::ptr::drop_in_place 进行释放。由于编译器已知类型为 alloc::boxed::Box，因此会调用相应的 Drop 函数。
从这个例子来看，Box 的实现并不复杂，与普通指针的汇编实现没有太大区别，所有约束均为编译期行为。
关于所有权的示例：
fn main() { let x = Box::new(String::from(“Rust”)); let y = *x; println!(“x is {}”, x); }
这个例子中将字符串装箱，实际上没有必要这样做，因为 String 本身就可以视为一种智能指针。运行时将会出现错误。
*x 解引用后会得到 String，当赋值给 y 时，执行了移动语义，导致 x 的所有权转移，因此后续的 println 不能再打印 x。
let y = &*x;
可以通过获取字符串的不可变引用来修正这个问题。
底层实现如下：
pub struct Box
上述代码是 Box 的定义，可以看到它是一个元组结构体，包含两个泛型参数：T 代表任意类型，A 代表内存分配器。在标准库中，A 的默认值是 Global。T 具有一个泛型约束 ?Sized，表示在编译时可能知道类型的大小，也可能不知道，通常用于不知道大小的场景。很少像前面提到的那样存储整数。
unsafe impl #[may_dangle] T: ?Sized, A: Allocator> Drop for Box
这是 Drop 的实现，源码中指出该功能由编译器处理。
impl Deref for Box
实现了 Deref，可以定义解引用行为，而 DerefMut 则用于可变解引用。因此 *x 实际上是执行 *(x.deref())。
适用场景方面：
官方提到以下三个场景，实际上 Box 与普通指针的区别并不大，因此应用场景不及 Rc、Arc 和 RefCell 广泛。
当类型在编译期无法确定大小，但代码仍需确认类型大小时；当需要移动所有权而不想复制数据时；以及在动态分发时，通常用于存储不同类型的集合或参数。
官网上有一个链表的实现示例：
enum List { Cons(i32, List), Nil, }
上述代码无法运行，其原因在于这是一种递归定义。对应的 C 语言代码也会出现类似问题，通常我们需要将 next 类型定义为指针。
enum List { Cons(i32, Box), Nil, } use crate::List::{Cons, Nil} fn main() { let list = Cons(1, Box::new(Cons(2, Box::new(Cons(3, Box::new(Nil)))))); }
官网给出的解决方案是将 next 类型更改为指针 Box，这是一种常识，无需多言。
