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# 3.16.6 RefCell智能指针
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## 1. 使用RefCell
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**内部可变性(Interior mutability)** 是Rust中的一个设计模式,它允许在有不可变引用时改变数据,这通常是借用规则所不允许的。RefCell正是为Rust提供内部可变性的智能指针。
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在Rust中,当使用mut或者&mut显示的声明一个变量或者引用时,才能修改它们的值。编译器会对此严格检查。
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```Rust
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let mut a = 1u32;
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a = 2u32; // 可以修改a的值
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let b = 3u32;
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b = 4u32; // 报错,不允许修改
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```
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但是当使用RefCell时,可以对其内部包含的内容进行修改,如下:
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```Rust
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use std::cell::RefCell;
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fn main() {
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let data = RefCell::new(1); // data本身是不可变变量
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{
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let mut v = data.borrow_mut();
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*v = 2; // 但是却可以对RefCell内部的值进行修改
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}
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println!("data: {:?}", data.borrow()); // 将输出为2
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}
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```
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## 2. 使用RefCell,编译器在运行时检查可变性
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在上面的代码中,data本身是一个不可变变量,但是在代码中却可以改变它内部的值(第6行,将值从1改成了2),这就是内部可变性。**当使用RefCell定义变量后,编译器会认为:在编译时这个变量是不可变的,但是在运行时可以得到其可变借用,从而改变其内部的值**。换句话说,**使用RefCell是运行时检查借用规则**。
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下面是另一个使用RefCell的例子:
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```Rust
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#[derive(Debug)]
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enum List {
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Cons(Rc<RefCell<i32>>, Rc<List>),
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Nil,
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}
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use crate::List::{Cons, Nil};
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use std::cell::RefCell;
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use std::rc::Rc;
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fn main() {
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let value = Rc::new(RefCell::new(5));
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let a = Rc::new(Cons(Rc::clone(&value), Rc::new(Nil)));
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let b = Cons(Rc::new(RefCell::new(6)), Rc::clone(&a)); //不可变引用
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let c = Cons(Rc::new(RefCell::new(10)), Rc::clone(&a)); //不可变引用
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*value.borrow_mut() += 10; //得到可变借用,然后修改其内部的值
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println!("a after = {:?}", a);
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println!("b after = {:?}", b);
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println!("c after = {:?}", c);
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}
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```
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下面是一个使用RefCell时容易犯错的例子:
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```Rust
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use std::cell::RefCell;
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fn main() {
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let data = RefCell::new(1); // data本身是不可变变量
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let mut v = data.borrow_mut(); // 使用可变引用
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*v = 2; // 通过可变引用对内部的值进行修改
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println!("data: {:?}", data.borrow()); // 编译报错:
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// 前面使用了可变引用,第7行这里又使用不可变引用,违背所有权规则
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}
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```
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***分析:此处需要注意的是,对于RefCell的可变引用、不可变引用的作用域范围(Rust 1.68.2中),其定义方式还是从定义开始,到花括号前结束。这和普通引用是不一样的,因为在新版编译器中(1.31以后),普通引用的作用域范围变成了从定义开始,到不再使用结束。因此,下面的代码是可以正确的***:
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```Rust
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fn main() {
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let mut a = 5u32;
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let b = &mut a; // b是可变引用
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*b = 6u32;
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// 新版编译器中,b的作用域到这里就结束了
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let c = &a; // c是可变引用,因为b的作用域已经结束,所以这里可以使用不可变引用
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println!("c === {:?}", c);
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}
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```
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## 3. 关于Box、Rc或RefCell的选择总结
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- Rc允许相同数据有多个所有者;Box和RefCell有单一所有者。
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- Box允许在编译时执行不可变或可变借用检查;Rc仅允许在编译时执行不可变借用检查;RefCell 允许在运行时执行不可变或可变借用检查。
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- 因为RefCell允许在运行时执行可变借用检查,所以可以在即便RefCell自身是不可变的情况下修改其内部的值。
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