如何重新使用已将值移出的盒子？

Question

我有一些不可复制的类型和一个使用并（可能）生成它的函数：

type Foo = Vec<u8>;

fn quux(_: Foo) -> Option<Foo> {
    Some(Vec::new())
}

现在考虑一种在某种程度上在概念上与 Box 非常相似的类型：

struct NotBox<T> {
    contents: T
}

我们可以编写一个函数，临时移出 NotBox 的内容并在 return 之前将内容放回原处：

fn bar(mut notbox: NotBox<Foo>) -> Option<NotBox<Foo>> {
    let foo = notbox.contents; // now `notbox` is "empty"
    match quux(foo) {
        Some(new_foo) => {
            notbox.contents = new_foo; // we put something back in
            Some(notbox)
        }
        None => None
    }
}

我想编写一个与 Boxes 一起工作的类似函数，但编译器不喜欢它：

fn baz(mut abox: Box<Foo>) -> Option<Box<Foo>> {
    let foo = *abox; // now `abox` is "empty"
    match quux(foo) {
        Some(new_foo) => {
            *abox = new_foo; // error: use of moved value: `abox`
            Some(abox)
        }
        None => None
    }
}

我可以 return Some(Box::new(new_foo)) 代替，但这执行了不必要的分配 - 我已经有一些内存可供使用！有没有可能避免这种情况？

我也想摆脱 match 语句，但编译器再次对此不满意（即使是 NotBox 版本）：

fn bar(mut notbox: NotBox<Foo>) -> Option<NotBox<Foo>> {
    let foo = notbox.contents;
    quux(foo).map(|new_foo| {
        notbox.contents = new_foo; // error: capture of partially moved value: `notbox`
        notbox
    })
}

是否可以解决这个问题？

Answer 1

在编译器中，框外移动是特殊情况。你可以从它们中移出一些东西，但你不能将一些东西移回去，因为移出的行为也会释放。您可以使用 std::ptr::write、std::ptr::read 和 std::ptr::replace 做一些愚蠢的事情，但很难做到正确，因为 something valid 应该在Box 掉落时。我建议只接受分配，或者改用 Box<Option<Foo>>。

Answer 2

We can write a function that temporarily moves out contents of the NotBox and puts something back in before returning it

那是因为您可以部分地从按值获取的结构中移出。它的行为就好像所有字段都是单独的变量一样。这是不可能的，但如果结构实现 Drop，因为 drop 需要整个结构始终有效（以防出现恐慌）。

至于提供解决方法，您没有提供足够的信息——尤其是，为什么 baz 需要将 Box 作为参数而 quux 不能？哪些功能是您的，哪些是您无法更改的 API 的一部分？ Foo 的真实类型是什么？大吗？

最好的解决方法是根本不使用 Box。

Answer 3

所以，搬出 Box 是一个特例...现在怎么办？

std::mem 模块提供了许多安全函数来移动值，而不会在 Rust 的内存安全中戳洞（！）。这里感兴趣的是 swap 和 replace:

pub fn replace<T>(dest: &mut T, src: T) -> T

我们可以这样使用：

fn baz(mut abox: Box<Foo>) -> Option<Box<Foo>> {
    let foo = std::mem::replace(&mut *abox, Foo::default());

    match quux(foo) {
        Some(new_foo) => {
            *abox = new_foo;
            Some(abox)
        }
        None => None
    }
}

它在 map 的情况下也有帮助，因为它不借用 Box:

fn baz(mut abox: Box<Foo>) -> Option<Box<Foo>> {
    let foo = std::mem::replace(&mut *abox, Foo::default());

    quux(foo).map(|new_foo| { *abox = new_foo; abox })
}

如何重新使用已将值移出的盒子？

How can I reuse a box that I have moved the value out of?

boxing

ownership-semantics

move-semantics

rust