为什么通过提取方法进行重构会触发借用检查器错误？

Question

我的网络应用程序的体系结构可以简化为以下内容：

use std::collections::HashMap;

/// Represents remote user. Usually has fields,
/// but we omit them for the sake of example.
struct User;

impl User {
    /// Send data to remote user.
    fn send(&mut self, data: &str) {
        println!("Sending data to user: \"{}\"", data);
    }
}

/// A service that handles user data.
/// Usually has non-trivial internal state, but we omit it here.
struct UserHandler {
    users: HashMap<i32, User>,  // Maps user id to User objects.
    counter: i32  // Represents internal state
}

impl UserHandler {
    fn handle_data(&mut self, user_id: i32, data: &str) {
        if let Some(user) = self.users.get_mut(&user_id) {
            user.send("Message received!");
            self.counter += 1;
        }
    }
}

fn main() {
    // Initialize UserHandler:
    let mut users = HashMap::new();
    users.insert(1, User{});
    let mut handler = UserHandler{users, counter: 0};

    // Pretend we got message from network:
    let user_id = 1;
    let user_message = "Hello, world!";
    handler.handle_data(user_id, &user_message);
}

操场

这样就可以了。UserHandler当我们已经建立具有给定id的用户时，我想创建一个单独的方法来处理用户输入。这样就变成了：

impl UserHandler {
    fn handle_data(&mut self, user_id: i32, data: &str) {
        if let Some(user) = self.users.get_mut(&user_id) {
            self.handle_user_data(user, data);
        }
    }

    fn handle_user_data(&mut self, user: &mut User, data: &str) {
        user.send("Message received!");
        self.counter += 1;
    }
}

操场

突然之间，它无法编译！

error[E0499]: cannot borrow `*self` as mutable more than once at a time
  --> src/main.rs:24:13
   |
23 |         if let Some(user) = self.users.get_mut(&user_id) {
   |                             ---------- first mutable borrow occurs here
24 |             self.handle_user_data(user, data);
   |             ^^^^                  ---- first borrow later used here
   |             |
   |             second mutable borrow occurs here

乍一看，该错误非常明显：您不能对self和属性进行self可变引用-就像对有两个可变引用一样self。但是，到底，我在原始代码中确实有两个这样的可变引用！

1. 为什么这个简单的重构会触发借位检查器错误？
2. 我如何解决它并分解UserHandler::handle_data这种方法？

如果您想知道为什么要进行这种重构，请考虑以下情况：用户可以发送多种类型的消息，所有消息都需要以不同的方式处理，但是有一个共同的部分：必须知道哪个User对象发送了此消息。

Answer 1

编译器可以防止您HashMap两次借用。假设handle_user_data()你也想借钱self.users。您将破坏Rust中的借用规则，因为您已经在其上进行了可变借用，并且只能拥有一个借用。

由于您不能self两次借用您handle_user_data()，我将提出一个解决方案。我不知道这是否是最好的，但是它可以在不安全和没有开销的情况下工作（我认为）。

这个想法是使用一个中间结构来借用以下其他字段self：

impl UserHandler {
    fn handle_data(&mut self, user_id: i32, data: &str) {
        if let Some(user) = self.users.get_mut(&user_id) {
            Middle::new(&mut self.counter).handle_user_data(user, data);
        }
    }
}

struct Middle<'a> {
    counter: &'a mut i32,
}

impl<'a> Middle<'a> {
    fn new(counter: &'a mut i32) -> Self {
        Self {
            counter
        }
    }

    fn handle_user_data(&mut self, user: &mut User, data: &str) {
        user.send("Message received!");
        *self.counter += 1;
    }
}

这样，编译器知道我们不能借users两次。

如果只借一两件事，一个快速的解决方案是拥有一个将它们作为参数的关联函数：

impl UserHandler {
    fn handle_user_data(user: &mut User, data: &str, counter: &mut i32) {
        // ...
    }
}

我们可以改进此设计：

impl UserHandler {
    fn handle_user_data(user: &mut User, data: &str, counter: &mut i32) {
        // ...
    }
}

现在，我们确定没有开销，并且语法更加简洁。