迭代递归结构时无法获得可变引用：一次不能多次借用可变引用

Question

我正在尝试以迭代方式导航递归数据结构，以便在特定位置插入元素。以我有限的理解，这意味着对结构的根进行可变引用，然后用对其跟随者的引用依次替换它：

type Link = Option<Box<Node>>;

struct Node {
    next: Link
}

struct Recursive {
    root: Link
}

impl Recursive {
    fn back(&mut self) -> &mut Link {
        let mut anchor = &mut self.root;
        while let Some(ref mut node) = *anchor {
            anchor = &mut node.next;
        }
        anchor
    }
}

(Rust playground link)

然而，这失败了：

error[E0499]: cannot borrow `anchor.0` as mutable more than once at a time
  --> src/main.rs:14:24
   |
14 |         while let Some(ref mut node) = *anchor {
   |                        ^^^^^^^^^^^^
   |                        |
   |                        second mutable borrow occurs here
   |                        first mutable borrow occurs here
...
18 |     }
   |     - first borrow ends here

error[E0506]: cannot assign to `anchor` because it is borrowed
  --> src/main.rs:15:13
   |
14 |         while let Some(ref mut node) = *anchor {
   |                        ------------ borrow of `anchor` occurs here
15 |             anchor = &mut node.next;
   |             ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ assignment to borrowed `anchor` occurs here

error[E0499]: cannot borrow `*anchor` as mutable more than once at a time
  --> src/main.rs:17:9
   |
14 |         while let Some(ref mut node) = *anchor {
   |                        ------------ first mutable borrow occurs here
...
17 |         anchor
   |         ^^^^^^ second mutable borrow occurs here
18 |     }
   |     - first borrow ends here

这是有道理的，因为 anchor 和 node 指的是相同的结构，但实际上我在解构后不再关心 anchor。

如何使用安全的 Rust 正确实现 back()？

Answer 1

您可以使用递归来满足借用检查器的要求。这样做的缺点是会为列表中的每个项目创建堆栈框架。如果你的列表很长，这肯定会运行进入堆栈溢出。 LLVM会将Node::back方法优化成一个循环（见playground上生成的LLVM IR）

impl Node {
    fn back(&mut self) -> &mut Link {
        match self.next {
            Some(ref mut node) => node.back(),
            None => &mut self.next,
        }
    }
}

impl Recursive {
    fn back(&mut self) -> Option<&mut Link> {
        self.root.as_mut().map(|node| node.back())
    }
}

Answer 2

这是可能的...但我希望我有一个更优雅的解决方案。

诀窍不是从 anchor 借用，因此要在两个累加器之间兼顾：

一个持有对当前节点的引用
另一个被分配到下一个节点的引用

这让我想到：

impl Recursive {
    fn back(&mut self) -> &mut Link {
        let mut anchor = &mut self.root;

        loop {
            let tmp = anchor;
            if let Some(ref mut node) = *tmp {
                anchor = &mut node.next;
            } else {
                anchor = tmp;
                break;
            }
        }

        anchor
    }
}

不是很漂亮，但这是借用检查器可以落后的东西所以¯\_(ツ)_/¯。

@ker 通过创建一个未命名的临时文件对此进行了改进：

impl Recursive {
    fn back(&mut self) -> &mut Link {
        let mut anchor = &mut self.root;

        loop {
            match {anchor} {
                &mut Some(ref mut node) => anchor = &mut node.next,
                other => return other,
            }
        }
    }
}

这里的技巧是使用 {anchor} 将 anchor 的内容移动到匹配执行的未命名临时文件中。因此，在 match 块中，我们不是从 anchor 中借用，而是从临时块中借用，让我们可以自由修改 anchor。请参阅相关博客 post Stuff the Identity Function Does (in Rust).

Answer 3

有效：

fn back(&mut self) -> &mut Link {
    let mut anchor = &mut self.root;
    while anchor.is_some(){
        anchor = &mut {anchor}.as_mut().unwrap().next;
    }
    anchor
}

Answer 4

启用 non-lexical lifetimes 后，原始代码按原样工作：

type Link = Option<Box<Node>>;

struct Node {
    next: Link,
}

struct Recursive {
    root: Link,
}

impl Recursive {
    fn back(&mut self) -> &mut Link {
        let mut anchor = &mut self.root;
        while let Some(node) = anchor {
            anchor = &mut node.next;
        }
        anchor
    }
}

非词法生命周期增加了编译器借用检查器的精度，允许它看到 anchor 的可变借用不再被使用。由于最近的语言更改，我们还可以简化 if let 中的关键字。

迭代递归结构时无法获得可变引用：一次不能多次借用可变引用

Cannot obtain a mutable reference when iterating a recursive structure: cannot borrow as mutable more than once at a time

mutable

rust

borrowing