KaiserY · 更新于 2018-11-28 11:00:43

可变性

mutability.md
commit 024aa9a345e92aa1926517c4d9b16bd83e74c10d

可变性,可以改变事物的能力,用在Rust中与其它语言有些许不同。可变性的第一方面是它并非默认状态:

let x = 5;
x = 6; // error!

我们可以使用mut关键字来引入可变性:

let mut x = 5;

x = 6; // no problem!

这是一个可变的[变量绑定](Variable Bindings 变量绑定.md)。当一个绑定是可变的,它意味着你可以改变它指向的内容。所以在上面的例子中,x的值并没有多大的变化,不过这个绑定从一个i32变成了另外一个。

如果你想改变绑定指向的东西,你将会需要一个[可变引用](References and Borrowing 引用和借用.md):

let mut x = 5;
let y = &mut x;

y是一个(指向)可变引用的不可变绑定,它意味着你不能把y与其它变量绑定(y = &mut z),不过你可以改变y绑定变量的值(*y = 5)。一个微妙的区别。

当然,如果你想它们都可变:

let mut x = 5;
let mut y = &mut x;

现在y可以绑定到另外一个值,并且它引用的值也可以改变。

很重要的一点是mut是[模式](Patterns 模式.md)的一部分,所以你可以这样做:

let (mut x, y) = (5, 6);

fn foo(mut x: i32) {
# }

内部可变性 VS 外部可变性(Interior vs. Exterior Mutability)

然而,当我们谈到Rust中什么是“不可变”的时候,它并不意味着它不能被改变:我们说它有“外部可变性”。例如,考虑下Arc<T>

use std::sync::Arc;

let x = Arc::new(5);
let y = x.clone();

当我们调用clone()时,Arc<T>需要更新引用计数。以为你并未使用任何mutx是一个不可变绑定,并且我们也没有取得&mut 5或者什么。那么发生了什么呢?

为了解释这些,我们不得不回到Rust指导哲学的核心,内存安全,和Rust用以保证它的机制,[所有权](Ownership 所有权.md)系统,和更具体的[借用](Borrow and AsRef Borrow 和 AsRef.md#borrow):

你可能有这两种类型借用的其中一个,但不同同时拥有:

  • 0个或N个对一个资源的引用(&T
  • 正好1个可变引用(&mut T

因此,这就是是“不可变性”的真正定义:当有两个引用指向同一事物是安全的吗?在Arc<T>的情况下,是安全的:改变完全包含在结构自身内部。它并不面向用户。为此,它用clone()分配&T。如果分配&mut T的话,那么,这将会是一个问题。

其它类型,像std::cell模块中的这一个,则有相反的属性:内部可变性。例如:

use std::cell::RefCell;

let x = RefCell::new(42);

let y = x.borrow_mut();

RefCell使用borrow_mut()方法来分配它内部资源的&mut引用。这难道不危险吗?如果我们:

use std::cell::RefCell;

let x = RefCell::new(42);

let y = x.borrow_mut();
let z = x.borrow_mut();
# (y, z);

事实上这会在运行时引起恐慌。这是RefCell如何工作的:它在运行时强制使用Rust的借用规则,并且如果有违反就会panic!。这让我们绕开了Rust可变性规则的另一方面。让我先讨论一下它。

字段级别可变性(Field-level mutability)

可变性是一个不是借用(&mut)就是绑定的属性(&mut)。这意味着,例如,你不能拥有一个一些字段可变而一些字段不可变的[结构体](Structs 结构体.md):

struct Point {
    x: i32,
    mut y: i32, // nope
}

结构体的可变性位于它的绑定上:

struct Point {
    x: i32,
    y: i32,
}

let mut a = Point { x: 5, y: 6 };

a.x = 10;

let b = Point { x: 5, y: 6};

b.x = 10; // error: cannot assign to immutable field `b.x`

然而,通过使用Cell<T>,你可以模拟字段级别的可变性:

use std::cell::Cell;

struct Point {
    x: i32,
    y: Cell<i32>,
}

let point = Point { x: 5, y: Cell::new(6) };

point.y.set(7);

println!("y: {:?}", point.y);

这会打印y: Cell { value: 7 }。我们成功的更新了y

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