如何在 Rust 中解释对可变类型的不可变引用？

Question

如果我的取消引用链中有任何不可变的引用，我似乎无法改变任何东西。一个样品：

fn main() {
    let mut x = 42;
    let y: &mut i32 = &mut x; // first layer
    let z: &&mut i32 = &y; // second layer
    **z = 100; // Attempt to change `x`, gives compiler error.

    println!("Value is: {}", z);
}

我收到编译器错误：

fn main() {
    let mut x = 42;
    let y: &mut i32 = &mut x; // first layer
    let z: &&mut i32 = &y; // second layer
    **z = 100; // Attempt to change `x`, gives compiler error.

    println!("Value is: {}", z);
}

在某种程度上，这是有道理的，否则编译器将无法阻止对同一变量的多个可变访问路径。

但是，在查看类型时，语义似乎违反直觉：

• 变量y具有 type &mut i32，或者用简单的英语“对整数的可变引用”。
• 变量z具有 type &&mut i32，或者用简单的英语“对整数的可变引用的不可变引用”。
• 通过取消引用z一次（即*z），我将得到某种类型的&mut i32东西，即与y. 但是，再次取消引用它（即**z）让我得到了某种类型的东西i32，但我不允许改变那个整数。

从本质上讲，引用的类型在某种意义上对我来说是骗人的，因为它们实际上并没有像他们声称的那样做。在这种情况下，我应该如何正确阅读引用类型，或者我如何才能恢复对该概念的信心？

使用此示例进行测试：

fn main() {
    let mut x = 42;
    let y: &mut i32 = &mut x; // first layer
    let m: &&mut i32 = &y; // second layer
    let z: &&&mut i32 = &m; // third layer
    compiler_builtin_deref_first_layer(*z);
}

fn compiler_builtin_deref_first_layer(v: &&mut i32) {
    compiler_builtin_deref_second_layer(*v);
}

fn compiler_builtin_deref_second_layer(w: &mut i32) {
    println!("Value is: {}", w);
}

最后两个函数的参数类型是正确的。如果我更改其中任何一个，编译器会抱怨类型不匹配。但是，如果我按原样编译示例，则会收到此错误：

error[E0594]: cannot assign to `**z` which is behind a `&` reference
 --> src/main.rs:5:5
  |
4 |     let z: &&mut i32 = &y; // second layer
  |                        -- help: consider changing this to be a mutable reference: `&mut y`
5 |     **z = 100; // Attempt to change `x`, gives compiler error.
  |     ^^^^^^^^^ `z` is a `&` reference, so the data it refers to cannot be written

不知何故，调用 tocompiler_builtin_deref_first_layer似乎没问题，但调用 tocompiler_builtin_deref_second_layer不是。编译器错误谈论**v，但我只看到一个*v.

Answer 1

从本质上讲，引用的类型在某种意义上对我来说是骗人的，因为它们实际上并没有像他们声称的那样做。在这种情况下，我应该如何正确阅读引用类型，或者我如何才能恢复对该概念的信心？

在 Rust 中读取引用的正确方法是作为权限。

一个对象的所有权，当它没有被借用时，允许你对这个对象做任何你想做的事情；创造它，摧毁它，把它从一个地方移到另一个地方。您是所有者，您可以为所欲为，您可以控制该对象的生命。

可变引用从所有者那里借用对象。当可变引用处于活动状态时，它授予对对象的独占访问权限。没有其他人可以读取、写入或对该对象执行任何其他操作。可变引用也可以是调用和独占引用，或独占借用。您必须将对象的控制权交还给原始所有者，但与此同时，您可以对它做任何想做的事情。

不可变引用或共享借用意味着您可以与其他人同时访问它。因此，您只能读取它，而没有人可以修改它，否则会根据操作发生的确切顺序产生未定义的结果。

可以对拥有的对象进行可变（或独占）引用和不可变（或共享）引用，但这并不意味着当您通过引用引用该对象时，您就拥有该对象。你可以用一个对象做什么取决于你通过什么样的引用来访问它。

因此，不要将&&mut T引用视为“对 T 的可变引用的不可变引用”，然后认为“好吧，我无法改变外部引用，但我应该能够改变内部引用。”

相反，可以将其视为“某人拥有T. 他们已授予独占访问权限，因此现在有人有权修改T。但与此同时，该人已授予对 的共享访问权限&mut T，这意味着他们已承诺在一段时间内不会对其进行变异，并且所有用户都可以使用对 的共享引用&mut T，包括取消对底层的引用，T但仅限于您通常可以使用共享引用执行的操作，这意味着读取而不是写入.”

最后要记住的是，可变或不可变部分实际上并不是引用之间的根本区别。这真的是独占与共享的部分。在 Rust 中，您可以通过共享引用修改某些内容，只要有某种内部保护机制可以确保一次只有一个人这样做。有这样做的多种方式，例如Cell，RefCell或Mutex。

所以 what&T和&mut Tprovide 并不是真正的不可变或可变访问，尽管它们如此命名是因为这是它们在没有任何库功能的情况下在语言级别提供的默认访问级别。但它们真正提供的是共享或独占访问，然后数据类型上的方法可以根据调用者是否采用自有值、独占引用或共享引用为调用者提供不同的功能。

因此，将引用视为权限；它是你达成某物所依据的参考，它决定了你可以用它做什么。并且当您拥有所有权或独占引用时，发出独占或共享引用会暂时阻止您在这些借用引用仍然存在时以可变方式访问该对象。