改变指向向量元素的不可变引用答案

【问题标题】：Mutate a immutable reference that points to vector element改变指向向量元素的不可变引用
【发布时间】：2022-08-19 17:59:00
【问题描述】：

我想要一个名为 Outcome 的结构，它包含对实体的引用。然后我想找到它指向的实体，可变地借用它并根据 Outcome 的效果改变它。我的代码现在看起来像这样

fn main() {
    let mut entities = vec![
        Entity {
            name: \"George\".to_string(),
            current_hp: 200.0,
            damage: 10.0,
        },
        Entity {
            name: \"Jacob\".to_string(),
            current_hp: 100.0,
            damage: 5.0,
        },
    ];

    let outcome = Outcome {
        caster: &entities[0],
        target: &entities[1],
        effect: Effect::Damage(entities[0].damage),
    };

    match outcome.effect {
        Effect::Damage(amount) => {
            outcome.target.current_hp -= amount;
        }
    }
}

这当然行不通，因为我正在尝试修改不可变引用。当我在范围内有可变向量时，我可以以某种方式将不可变引用转换为可变引用吗？或者是否有更生疏的方法来解决这个问题？

（对于信息，Outcome 是一个函数返回的结构，我将不可变的引用传递给它，并将它们返回并产生效果）。

我发现唯一可行的解决方案是在这样的不安全块中更改不可变引用

match outcome.effect {
      Effect::Damage(amount) => unsafe {
          let target = outcome.target as *const Entity as *mut Entity;
          (*target).current_hp -= amount;
      },
}

如果你想通过一个引用发生变异，它必须是一个可变引用。这是绝不从不可变引用中获取可变引用是安全的，除非它通过UnsafeCell 发生。
（或者显然是基于UnsafeCell 的安全抽象，例如RefCell）
请注意，&UnsafeCell<T> -> &mut UnsafeCell<T> 转换也不可靠。只有 &UnsafeCell<T> -> &mut T 可以，如果正确检查了结果引用的唯一性。
Outcome 不能保存可变的 refs 吗？

标签： rust reference mutable

【解决方案1】：

您可以在可变向量中使用索引：

fn main() {
    let mut entities = vec![
        Entity {
            name: "George".to_string(),
            current_hp: 200.0,
            damage: 10.0,
        },
        Entity {
            name: "Jacob".to_string(),
            current_hp: 100.0,
            damage: 5.0,
        },
    ];

    let outcome = Outcome {
        caster: 0,
        target: 1,
        effect: Effect::Damage(entities[0].damage),
    };

    match outcome.effect {
        Effect::Damage(amount) => {
            entities[outcome.target].current_hp -= amount;
        }
    }
}

这需要一定的纪律：您显然不能重新排序向量，否则索引也会变得无效。为了支持在不移动元素的情况下消除实体，您可以将它们包装在 Option 中，并且消除实体会将其插槽设置为 None。生成实体需要在向量中搜索空闲槽（又名None），或者如果没有空闲槽，则将Some(entity) 附加到向量的末尾以创建新槽。

这导致了一个微妙的问题：在生成和使用索引之间，它指向的实体可能会死掉，而插槽可以被不同的实体重用，从而导致效果应用于错误的实体。这可以使用分代索引来解决，其中实体索引实际上是一个元组(index, generation)。向量中的每个槽都变成(usize /*generation*/, Option<Entity>)，当一个实体被重生时，它会增加使用该槽的前一个实体的生成。使用索引访问实体（现在通过 getter 方法）将检查生成，如果生成不匹配，则返回 None。

一旦你实现了所有这些，你就已经成为了实体组件系统的一部分，比如 Bevy 的 ECS、Hecs、Legion 或其他在 Rust 游戏开发生态系统中流行的库，因为它们正好解决了这些问题 :-)

【讨论】：