是否可以在 Rust 中使用全局变量？

Question

我知道，一般来说，要避免使用全局变量。尽管如此，我认为在实际意义上，有时（在变量是程序不可或缺的情况下）使用它们是可取的。

为了学习 Rust，我目前正在使用 sqlite3 和 GitHub 上的 Rust/sqlite3 包编写一个数据库测试程序。因此，这需要（在我的测试程序中）（作为全局变量的替代方案）在大约有十几个函数之间传递数据库变量。下面是一个例子。

1. 在 Rust 中使用全局变量是否可能、可行和可取？

2. 鉴于下面的例子，我可以声明和使用一个全局变量吗？

extern crate sqlite;

fn main() {
    let db: sqlite::Connection = open_database();

    if !insert_data(&db, insert_max) {
        return;
    }
}

我尝试了以下方法，但它似乎不太正确并导致以下错误（我也尝试了 unsafe 块）：

extern crate sqlite;

static mut DB: Option<sqlite::Connection> = None;

fn main() {
    DB = sqlite::open("test.db").expect("Error opening test.db");
    println!("Database Opened OK");

    create_table();
    println!("Completed");
}

// Create Table
fn create_table() {
    let sql = "CREATE TABLE IF NOT EXISTS TEMP2 (ikey INTEGER PRIMARY KEY NOT NULL)";
    match DB.exec(sql) {
        Ok(_) => println!("Table created"),
        Err(err) => println!("Exec of Sql failed : {}\nSql={}", err, sql),
    }
}

编译导致的错误：

error[E0308]: mismatched types
 --> src/main.rs:6:10
  |
6 |     DB = sqlite::open("test.db").expect("Error opening test.db");
  |          ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ expected enum `std::option::Option`, found struct `sqlite::Connection`
  |
  = note: expected type `std::option::Option<sqlite::Connection>`
             found type `sqlite::Connection`

error: no method named `exec` found for type `std::option::Option<sqlite::Connection>` in the current scope
  --> src/main.rs:16:14
   |
16 |     match DB.exec(sql) {
   |              ^^^^

Answer 1

可以，但不允许直接进行堆分配。堆分配在运行时执行。以下是几个例子：

static SOME_INT: i32 = 5;
static SOME_STR: &'static str = "A static string";
static SOME_STRUCT: MyStruct = MyStruct {
    number: 10,
    string: "Some string",
};
static mut db: Option<sqlite::Connection> = None;

fn main() {
    println!("{}", SOME_INT);
    println!("{}", SOME_STR);
    println!("{}", SOME_STRUCT.number);
    println!("{}", SOME_STRUCT.string);

    unsafe {
        db = Some(open_database());
    }
}

struct MyStruct {
    number: i32,
    string: &'static str,
}

Answer 2

看看const and static section of the Rust book。

你可以使用类似下面的东西：

const N: i32 = 5;

或

static N: i32 = 5;

在全局空间中。

但这些是不可变的。对于可变性，您可以使用以下内容：

static mut N: i32 = 5;

然后像这样引用它们：

unsafe {
    N += 1;

    println!("N: {}", N);
}

Answer 3

您可以相当轻松地使用静态变量，只要它们是线程本地的。

缺点是该对象对您的程序可能产生的其他线程不可见。好处是，与真正的全局状态不同，它是完全安全的，使用起来并不痛苦——真正的全局状态在任何语言中都是一个巨大的痛苦。这是一个例子：

extern mod sqlite;

use std::cell::RefCell;

thread_local!(static ODB: RefCell<sqlite::database::Database> = RefCell::new(sqlite::open("test.db"));

fn main() {
    ODB.with(|odb_cell| {
        let odb = odb_cell.borrow_mut();
        // code that uses odb goes here
    });
}

这里我们创建一个线程局部静态变量，然后在函数中使用它。请注意，它是静态且不可变的；这意味着它所在的地址是不可变的，但是由于RefCell，值本身将是可变的。

与常规的static 不同，在thread-local!(static ...) 中，您可以创建几乎任意对象，包括那些需要为初始化分配堆内存的对象，例如Vec、HashMap 等。

如果您无法立即初始化该值，例如这取决于用户输入，您可能还必须将Option 扔在那里，在这种情况下访问它会有点笨拙：

extern mod sqlite;

use std::cell::RefCell;

thread_local!(static ODB: RefCell<Option<sqlite::database::Database>> = RefCell::New(None));

fn main() {
    ODB.with(|odb_cell| {
        // assumes the value has already been initialized, panics otherwise
        let odb = odb_cell.borrow_mut().as_mut().unwrap();
        // code that uses odb goes here
    });
}

Answer 4

我是 Rust 新手，但这个解决方案似乎有效：

#[macro_use]
extern crate lazy_static;

use std::sync::{Arc, Mutex};

lazy_static! {
    static ref GLOBAL: Arc<Mutex<GlobalType> =
        Arc::new(Mutex::new(GlobalType::new()));
}

另一种解决方案是将交叉波束通道发送/接收对声明为不可变的全局变量。通道应该是有界的，并且只能容纳一个元素。初始化全局变量时，将全局实例推送到通道中。使用全局变量时，弹出通道获取，使用完毕后推回。

这两种解决方案都应该提供一种使用全局变量的安全方法。

Answer 5

如果您使用lazy_static 宏，则静态变量可以进行堆分配，如the documentation 中所示：

使用此宏，可以使用需要在运行时执行代码才能进行初始化的静态变量。这包括任何需要堆分配的东西，例如向量或哈希映射，以及任何需要计算函数调用的东西。

// Declares a lazily evaluated constant HashMap. The HashMap will be evaluated once and
// stored behind a global static reference.

use lazy_static::lazy_static;
use std::collections::HashMap;

lazy_static! {
    static ref PRIVILEGES: HashMap<&'static str, Vec<&'static str>> = {
        let mut map = HashMap::new();
        map.insert("James", vec!["user", "admin"]);
        map.insert("Jim", vec!["user"]);
        map
    };
}

fn show_access(name: &str) {
    let access = PRIVILEGES.get(name);
    println!("{}: {:?}", name, access);
}

fn main() {
    let access = PRIVILEGES.get("James");
    println!("James: {:?}", access);

    show_access("Jim");
}