循环中看似不一致的借用检查器行为

Question

在测试基本插件系统的实现时，我运行发现了一些看似不一致的借用检查器行为。

具有以下结构

struct Plugin {
    data: [u8; 256],
}

impl Plugin {
    fn new() -> Plugin { Plugin { data: [0; 256], } }
    fn write(&mut self, port: usize, val: u8) { self.data[port] = val; }
    fn read(&self, port: usize) -> u8 { self.data[port] }
}

struct System<'a> {
    plugin: Option<&'a mut Plugin>,
}

impl<'a> System<'a> {
    fn new() -> System<'a> { System { plugin: None, } }
    fn attach_plugin(&mut self, plugin: &'a mut Plugin) { self.plugin = Some(plugin); }
    fn detach_plugin(&mut self) { self.plugin = None; }
}

给定以下设置代码

let mut system = System::new();
let mut plugin = Plugin::new();

system.attach_plugin(&mut plugin);

以下代码无效

for i in 0..255 {
    system.plugin.as_mut().unwrap().write(i as usize, i);
    let val = plugin.data[i as usize]; // This line produces two errors
    assert_eq!(val, i);
}

显示这两条错误消息：

error[E0503]: cannot use 'plugin.data' because it was mutably borrowed

和

error[E0503]: cannot use 'plugin.data[_]' because it was mutably borrowed

但是，如果通过系统的访问被分离到它自己的循环中，则代码编译时不会出现错误或警告。

for i in 0..255 {
    system.plugin.as_mut().unwrap().write(i as usize, i);
}
for i in 0..255 {
    let val = plugin.data[i as usize]; // This line doesn't produce any errors
    assert_eq!(val, i);
}

我注意到这两个示例之间唯一显着的区别是，在工作示例中，第一行在其自己的范围内，但对产生错误的代码进行以下更改并不能修复错误：

for i in 0..255 {
    {
        system.plugin.as_mut().unwrap().write(i as usize, i);
    }
    let val = plugin.data[i as usize]; // This line still produces two errors
    assert_eq!(val, i);
}

因此范围界定似乎并不是影响行为变化的因素。

为什么将代码分成两个循环使代码停止产生错误？

Answer 1

好吧，结构的生命周期在最后使用的地方结束。

详细的，你原代码的错误信息：

error[E0503]: cannot use `plugin.data` because it was mutably borrowed
  --> src/main.rs:29:15
   |
26 |     system.attach_plugin(&mut plugin);
   |                          ----------- borrow of `plugin` occurs here
27 |     for i in 0..255 {
28 |     system.plugin.as_mut().unwrap().write(i as usize, i);
   |     ------------- borrow later used here
29 |     let val = plugin.data[i as usize]; // This line produces two errors
   |               ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ use of borrowed `plugin`

它清楚地解释了 system 包含对 plugin 的可变引用。在 for 循环中，首先使用 system，然后在下一行中不变地引用 plugin。 Rust 不允许同时使用可变引用和不可变引用。请注意，您处于循环中，因此下一次迭代仍使用 system，即当 let val = plugin.data[i as usize] 正在执行时（至少在第一次迭代中），system 仍然存在。

之所以将 system 和 plugin 操作分成两个“for”循环并没有出错，是因为在第一个“for”循环之后您没有使用 system，因此编译器决定 system 的生命周期在第一个“for”循环后立即结束。这样就不会出现借用违规了。

在一个循环中使用作用域没有帮助的原因是，你还有下一个循环迭代，所以 system 的生命周期不会在下一个句子之前结束。

Answer 2

当您执行 system.attach_plugin(&mut plugin) 时，您已向 system 提供了对 plugin 的独占引用。因此 plugin 不能在 system 存在时使用。

编译代码有效，因为编译器发现在第一个循环后不再使用 system。因此它可以释放对引用的独占保留，从而允许再次使用 plugin。

循环中看似不一致的借用检查器行为

Seemingly inconsistent borrow-checker behaviour in loops

rust

borrow-checker