具有更长生命周期的返回对象的可变借用

Question

我目前正在尝试将可变 slice/view 实现到缓冲区中，该缓冲区支持安全地获取子切片以进行内存中消息遍历。一个最小的例子是

struct MutView<'s> {
    data: &'s mut [u8]
}

impl<'s> MutView<'s> {
    pub fn new(data: &'s mut [u8]) -> Self {
        MutView { data }
    }
    pub fn subview<'a>(&'a mut self, start: usize, end: usize) -> MutView<'a> {
        MutView::new(&mut self.data[start..end])
    }
    pub fn get<'a>(&'a mut self) -> &'a mut [u8] {
        self.data
    }
}

但是这个设计有一个问题，如果我有一个 MutView<'s> 是在一个函数中本地创建的，并且 's 比函数的范围长（比如 's = ' static) 我无法从函数返回子视图。像

fn get_subview(data: &'s mut [u8]) -> MutView<'s> {
    MutView::new(data).subview(0, 5)
}

给出一个编译错误，因为 MutView::new(data) 是一个局部临时变量，所以显然 subview() 返回的 MutView<'a> 不能从函数返回。

正在将 subview() 的签名更改为

pub fn subview<'a>(&'a mut self, start: usize, end: usize) -> MutView<'s> {
    MutView::new(&mut self.data[start..end])
}

不可能，因为借用检查器抱怨返回对象的生命周期必须长于 &'a mut self 的生命周期。

我看到的问题是，借用检查器被设置为处理 subview() 正在返回属于 &'a mut self 的数据的情况，而在这种情况下，我正在返回一些底层拥有的数据超过生命周期 'a 的缓冲区，因此出于安全原因，我仍然想在返回对象的生命周期内对 &'a mut self 进行可变借用，同时还允许在不缩短生命周期的情况下删除 &'a mut self返回的子视图。

我看到的唯一选择是添加一个使用 self 的 into_subview 和 into_slice 方法。然而，对于我的具体情况，我正在生成 get_/set_ 方法来读取具有给定模式的消息，这意味着我在消息正文中的每个字段都有 get/set 方法，并且添加额外的 into_* 方法意味着很多额外的代码generate/compile，以及额外的使用复杂性。因此，我想尽可能避免这种情况。

目前在 Rust 中有处理这种依赖关系的好方法吗？

Answer 1

从 subview 返回 MutView<'s> 是不合理的。

它将允许用户多次调用 subview 并产生可能重叠的范围，这将违反 Rust 的引用保证，即可变引用是排他的。这可以通过不可变引用轻松完成，因为它们可以共享，但对可变引用有更严格的要求。出于这个原因，从 self 派生的可变引用必须 将它们的生命周期绑定到 self 以便在可变借用仍然存在时“锁定”对它的访问正在使用。编译器通过告诉您 &mut self.data[..] 是 &'a mut [u8] 而不是 &'s mut [u8].

来强制执行

The only option I see is to add an into_subview and into_slice method that consumes self.

我看到的主要选项，您需要保证的关键部分是排他性，消耗 self 会将其从等式中删除。您还可以从 split_mut、split_at_mut、chunks_mut 等切片上的可变方法中获取灵感，这些方法经过精心设计，可同时获取多个可变 elements/sub-slices。

你可以使用std::mem::transmute强制生命周期成为你想要的（警告：transmute非常unsafe 并且很容易被错误地使用)，然而，你自己却背负着维护上述引用保证的负担。然后 subview() -> MutView<'s> 函数应标记为 unsafe，并带有范围互斥的安全要求。我不建议这样做，除非在您返回多个可变引用并检查它们不重叠的特殊情况下。

我必须看看你希望设计什么样的 API 才能提供更好的建议。

具有更长生命周期的返回对象的可变借用

Mutable borrow with returned object of longer lifetime

rust

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