4.11.可变性
可变性,可以改变事物的能力,用在 Rust 中与其它语言有些许不同。可变性的第一方面是它并非默认状态:
let x = 5;
x = 6; // Error!
我们可以使用mut
关键字来引入可变性:
let mut x = 5;
x = 6; // No problem!
这是一个可变的变量绑定。当一个绑定是可变的,它意味着你可以改变它指向的内容。所以在上面的例子中,x
的值并没有多大的变化,不过这个绑定从一个i32
变成了另外一个。
你也可以使用&x
创建一个它的引用,不过如果你想要使用这个引用来改变它的值,你将会需要一个可变引用:
let mut x = 5;
let y = &mut x;
y
是一个(指向)可变引用的不可变绑定,它意味着你不能把y
与其它变量绑定(y = &mut z
),不过y
可以用来把x
绑定到别的值上(*y = 5
)。一个微妙的区别。
当然,如果你想它们都可变:
let mut x = 5;
let mut y = &mut x;
现在y
可以绑定到另外一个值,并且它引用的值也可以改变。
很重要的一点是mut
是模式的一部分,所以你可以这样做:
let (mut x, y) = (5, 6);
fn foo(mut x: i32) {
# }
注意这里x
是可变的,y
不是。
内部可变性 VS 外部可变性(Interior vs. Exterior Mutability)
然而,当我们谈到 Rust 中什么是“不可变”的时候,它并不意味着它不能被改变:这里是指它的“外部可变性”是不可变的。例如,考虑下Arc<T>
:
use std::sync::Arc;
let x = Arc::new(5);
let y = x.clone();
当我们调用clone()
时,Arc<T>
需要更新引用计数。然而你并未使用任何mut
,x
是一个不可变绑定,并且我们也没有取得&mut 5
或者什么。那么发生了什么呢?
为了解释这些,我们不得不回到Rust指导哲学的核心,内存安全,和Rust用以保证它的机制,所有权系统,和更具体的借用:
你可以拥有这两种类型借用的其中一个,但不能同时拥有:
- 拥有 1 个或多个不可变引用(&T)
- 只有 1 个可变引用(&mut T)
因此,这就是“不可变性”的真正定义:当有两个引用指向同一事物是安全的吗?在Arc<T>
的情况下,是安全的:改变完全包含在结构自身内部。它并不面向用户。为此,它用clone()
分配&T
。如果分配&mut T
的话,那么,这将会是一个问题。
其它类型,像std::cell模块中的这一个,则有相反的属性:内部可变性。例如:
use std::cell::RefCell;
let x = RefCell::new(42);
let y = x.borrow_mut();
RefCell
使用borrow_mut()
方法来分配它内部资源的&mut
引用。这难道不危险吗?如果我们:
use std::cell::RefCell;
let x = RefCell::new(42);
let y = x.borrow_mut();
let z = x.borrow_mut();
# (y, z);
事实上这会在运行时引起恐慌。RefCell
是这样工作的:它在运行时强制使用Rust的借用规则,并且如果有违反就会panic!
。这让我们绕开了Rust可变性规则的另一方面。让我们先讨论一下它。
字段级别可变性(Field-level mutability)
可变性是借用(&mut
)或者绑定(let mut
)的属性之一。这意味着,例如,你不能让一个结构体的一些字段可变而另一些字段不可变:
struct Point {
x: i32,
mut y: i32, // Nope.
}
结构体的可变性位于它的绑定上:
struct Point {
x: i32,
y: i32,
}
let mut a = Point { x: 5, y: 6 };
a.x = 10;
let b = Point { x: 5, y: 6};
b.x = 10; // Error: cannot assign to immutable field `b.x`
然而,通过使用Cell<T>
,你可以模拟字段级别的可变性:
use std::cell::Cell;
struct Point {
x: i32,
y: Cell<i32>,
}
let point = Point { x: 5, y: Cell::new(6) };
point.y.set(7);
println!("y: {:?}", point.y);
这会打印y: Cell { value: 7 }
。我们成功的更新了y
。