具有内部可变性的 Vec

Question

我有一个结构 AppData，其中包含一个名为 objects 的 Vec<Box<Updatable>>，它包含实现具有以下功能的特征 Updatable 的结构：

fn update(&mut self, data: &mut AppData) {  
    //default implementation accesses and mutates AppData, including the internal `objects` Vec and possibly also objects inside it
}

AppData 结构存储在结构 App 的字段 data 中，具有以下功能：

pub fn update(&mut self) {

    for d in self.data.objects.iter(){
        d.update(&mut self.data);
    }

}

我不能这样做，因为 Box<T> 是不可变的。所以我尝试改用索引器：

for i in 0..self.data.objects.len() {
    let ref mut d = self.data.objects[i];
    d.update(&mut self.data);
}

但后来我得到

cannot borrow self.data as mutable more than once at a time

那我该怎么办？我可能可以使用 RefCell 等的组合来编译它，但我不确定它是否是惯用的 Rust。几个备选方案：

克隆 Vec 并迭代克隆。但是我运行遇到了麻烦，因为 Updateable 没有实现 Sized.
使用 RefCell 而不是 Box。我不确定我是否需要它，因为我没有将对 Vec 的引用存储在 Updatables 中，但这可能没有什么不同？我想 RefCell 应该在这种情况下用于 Rc 因为我想要可变引用？这也不能解决我的问题，因为我仍然需要以某种方式获得 self.data 的所有权，对吗？
在解构 self 后取得 self.data 的所有权，然后在完成后将其放回自我。我该怎么做？

提前致谢！

Answer 1

您可以使用 iter_mut() 而不是 iter() 以获得与基于索引器的解决方案相同的结果：

pub fn update(&mut self) {
    for d in self.data.objects.iter_mut() {
        d.update(&mut self.data);
    }
}

（是的，"same result" 意味着我们仍然得到 "cannot borrow self.data as mutable more than once at a time"。）

您的程序中存在一些健全性问题。首先，通过将 &mut AppData 传递给 Updatable::update()，update() 的实现可以通过从 objects 中删除相应的项目来破坏 self！（如果 AppData 实际上没有提供这样做的方法也没关系。）

此外，Updatable::update() 可以通过向 objects 添加或删除任何项目来使 App::update() 中的迭代器无效。切换到基于索引器的循环只会使问题变得更糟，因为您的程序可能会编译，但它会出现错误！

为了确保您的 Updatable 在 update() 调用期间保持活动状态，您需要将其包装在其他一些智能指针中。例如，您可以将其包装在 Rc instead of a Box. As Rc doesn't let you take a mutable borrow to its contents, you may want to combine this with RefCell 中，如下所示：

struct AppData {
    objects: Vec<Rc<RefCell<Updatable>>>,
}

我们可以对整个做同样的事情Vec:

struct AppData {
    objects: Rc<RefCell<Vec<Rc<RefCell<Updatable>>>>>,
}

但是，这有一个限制：当您在 App::update() 中迭代 objects 时，您将无法从 [=17= 的实现中改变 objects ].如果您尝试这样做，您的程序将会崩溃，因为您不能在同一个 RefCell.

上拥有多个活动的可变借用。

如果您需要能够从 Updatable::update() 的实现中改变 objects，那么您可能希望 App::update() 在启动时迭代包含的任何 objects环形。对此的简单解决方案是在循环之前 clone Vec（我们不需要 Rc<RefCell<Vec<...>>>）。

但是，每次（即使没有必要）克隆 Vec 可能代价高昂，因此您可能希望在不需要时避免这样做。我们可以将 Vec 包装在 Rc 中，而不是系统地克隆 Vec（但这次没有 RefCell！），然后在借用之前克隆 Rc App::update() 中的向量。在 AppData 中，想要改变 objects 的方法将使用 Rc::make_mut 克隆 Vec（如果需要！）并获得可变引用。如果在 App::update() 处于活动状态时发生突变，这将克隆 Vec，从而使原始 Vec 单独存在，以便迭代可以继续。但是，如果没有 Rc 的活动克隆，那么这不会进行克隆，它只会为您提供对 Vec 的可变引用，因为这样做是安全的。

Answer 2

Box<T> 本质上是 而不是 不可变的。它遵循与大多数其他类型相同的继承可变性规则。您的问题是不同问题的组合。首先，.iter() 给出了（不可变）引用的迭代器。因此，即使您在遍历它时不需要可变地借用 self.data ，您也会因此得到一个错误。如果您想遍历可变引用，只需执行 for d in &mut self.data.objects { ... } 而不是索引舞蹈。

其次，正如您所注意到的，在迭代时借用 self.data 存在问题。 这是您设计中的一个潜在问题。例如，如果 update 从 objects 向量中删除一个对象会发生什么？

对此没有简单的一刀切的解决方案。也许 RefCell<Box<Trait>> 会有所帮助，也许这会是糟糕的设计。也许 update 不需要 self.data 的 objects 部分，您可以在迭代时将其换掉，这将防止可变别名。也许最好放弃这个特性并追求完全不同的设计（看起来你正在尝试应用教科书 OOP 设计，根据我的经验，这在 Rust 中很少有效）。

具有内部可变性的 Vec

Vec with interior mutability

iterator

mutable

ownership

rust

borrowing