访问 par_iter_mut 内集合中不同索引的字段

Question

以下示例说明了我正在尝试做的事情：

use rayon::prelude::*;

struct Parent {
    children: Vec<Child>,
}
struct Child {
    value: f64,
    index: usize,
    //will keep the distances to other children in the children vactor of parent
    distances: Vec<f64>,
}

impl Parent {
    fn calculate_distances(&mut self) {
        self.children
            .par_iter_mut()
            .for_each(|x| x.calculate_distances(&self.children));
    }
}

impl Child {
    fn calculate_distances(&mut self, children: &[Child]) {
        children
            .iter()
            .enumerate()
            .for_each(|(i, x)| self.distances[i] = (self.value - x.value).abs());
    }
}

以上内容无法编译。问题是，我无法在第一个 for_each 的关闭中访问 &self.children。我确实明白，为什么借用检查器不允许这样做，所以我的问题是，是否有办法让它只做很少的改动。到目前为止我找到的解决方案并不令人满意。一种解决方案是在 Parent::calculate 距离的开头克隆孩子并在闭包内使用它（这会添加不必要的克隆）。另一种解决方案是像这样提取 Child 的 value 字段：

use rayon::prelude::*;
struct Parent {
    children: Vec<Child>,
    values: Vec<f64>
}
struct Child {
    index: usize,
    //will keep the distances to other children in the children vactor of parent
    distances: Vec<f64>,
}

impl Parent {
    fn calculate_distances(&mut self) {
      let values = &self.values;
        self.children
            .par_iter_mut()
            .for_each(|x| x.calculate_distances(values));
    }
}

impl Child {
    fn calculate_distances(&mut self, values: &[f64]) {
       for i in 0..values.len(){
           self.distances[i]= (values[self.index]-values[i]).abs();
       }
    }
}

虽然这会很有效，但它完全弄乱了我的真实代码，并且价值在概念上确实属于 Child。我对 rust 比较陌生，只是问自己是否有任何好的方法可以做到这一点。据我了解，需要一种方法来告诉编译器，我只更改并行迭代器中的距离字段，而值字段保持不变。也许这是一个使用不安全的地方？无论如何，如果您能提示我正确的方向，或者至少确认我的代码确实必须变得更加混乱才能使其工作，我将非常感激:)

Answer 1

Rust 极力阻止你做你想做的事：在修改它的同时保留对整个集合的访问。如果您不愿意调整数据的布局以适应借用检查器，您可以使用内部可变性使Child::calculate_distances 采用&self 而不是&mut self。然后你的问题就消失了，因为将多个共享引用分发给self.children 是完全可以的。

理想情况下，您应该使用RefCell，因为您不会从多个线程访问相同的Child。但是 Rust 不允许这样做，因为根据所涉及函数的签名，您可以这样做，这将是一场数据竞赛。声明distances: RefCell<Vec<f64>> 使Child 不再是Sync，删除对Vec<Child>::par_iter() 的访问。

您可以使用Mutex。虽然一开始感觉很浪费，但请记住，对Child::calculate_distances() 的每次调用都会收到不同的Child，因此互斥体将始终没有竞争，因此锁定成本很低（不涉及系统调用）。并且每个Child::calculate_distances() 只锁定一次，而不是在每次访问阵列时锁定它。代码如下所示 (playground)：

use rayon::prelude::*;
use std::sync::Mutex;

struct Parent {
    children: Vec<Child>,
}
struct Child {
    value: f64,
    index: usize,
    //will keep the distances to other children in the children vactor of parent
    distances: Mutex<Vec<f64>>,
}

impl Parent {
    fn calculate_distances(&mut self) {
        self.children
            .par_iter()
            .for_each(|x| x.calculate_distances(&self.children));
    }
}

impl Child {
    fn calculate_distances(&self, children: &[Child]) {
        let mut distances = self.distances.lock().unwrap();
        children
            .iter()
            .enumerate()
            .for_each(|(i, x)| distances[i] = (self.value - x.value).abs());
    }
}

您也可以尝试将std::sync::Mutex 替换为parking_lot::Mutex，它更小（只有一个字节的开销，没有分配）、更快，并且不需要unwrap()，因为它不会造成锁中毒。