有没有办法使不可变引用可变？

Question

我想用 Rust (Remove Nth Node From End of List) 解决一个 leetcode 问题。我的解决方案使用两个指针来查找要删除的Node：

#[derive(PartialEq, Eq, Debug)]
pub struct ListNode {
    pub val: i32,
    pub next: Option<Box<ListNode>>,
}

impl ListNode {
    #[inline]
    fn new(val: i32) -> Self {
        ListNode { next: None, val }
    }
}

// two-pointer sliding window
impl Solution {
    pub fn remove_nth_from_end(head: Option<Box<ListNode>>, n: i32) -> Option<Box<ListNode>> {
        let mut dummy_head = Some(Box::new(ListNode { val: 0, next: head }));
        let mut start = dummy_head.as_ref();
        let mut end = dummy_head.as_ref();
        for _ in 0..n {
            end = end.unwrap().next.as_ref();
        }
        while end.as_ref().unwrap().next.is_some() {
            end = end.unwrap().next.as_ref();
            start = start.unwrap().next.as_ref();
        }
        // TODO: fix the borrow problem
        // ERROR!
        // start.unwrap().next = start.unwrap().next.unwrap().next.take();
        dummy_head.unwrap().next
    }
}

我借用了链表的两个不可变引用。在找到要删除的目标节点后，我想删除一个并使另一个可变。以下每个代码示例都会导致编译器错误：

// ERROR
drop(end); 
let next = start.as_mut().unwrap.next.take();

// ERROR
let mut node = *start.unwrap()

我不知道这个解决方案是否可以用 Rust 编写。如果我可以使不可变引用可变，我该怎么做？如果没有，是否有在使借用检查器满意的同时实现相同的逻辑？

Answer 1

有没有办法使不可变引用可变？

没有。

您可以编写不安全的 Rust 代码来强制类型对齐，但​​代码实际上是不安全的并导致未定义的行为。你不想要这个。

---

对于您的具体问题，请参阅：

• How to remove the Nth node from the end of a linked list?
• How to use two pointers to iterate a linked list in Rust?

Answer 2

正确的答案是您不应该这样做。这是未定义的行为，会破坏编译器在编译程序时所做的许多假设。

但是，可以这样做。其他人也提到了为什么这不是一个好主意，但他们实际上并没有展示做这样的事情的代码是什么样的。即使您不应该这样做，它也应该是这样的：

unsafe fn very_bad_function<T>(reference: &T) -> &mut T {
    let const_ptr = reference as *const T;
    let mut_ptr = const_ptr as *mut T;
    &mut *mut_ptr
}

本质上，您将常量指针转换为可变指针，然后将可变指针变为引用。

这是一个非常不安全且不可预测的示例：

fn main() {
    static THIS_IS_IMMUTABLE: i32 = 0;
    unsafe {
        let mut bad_reference = very_bad_function(&THIS_IS_IMMUTABLE);
        *bad_reference = 5;
    }
}

如果你运行这个......你会得到一个段错误。发生了什么？本质上，您通过尝试写入已标记为不可变的内存区域来使内存规则无效。从本质上讲，当您使用这样的函数时，您就破坏了编译器对您的信任，即不会弄乱常量内存。

这就是为什么你永远不应该使用它的原因，尤其是在公共 API 中，因为如果有人向你的函数传递了一个无辜的不可变引用，并且你的函数改变了它，并且引用是一个区域不打算写入的内存，你会得到一个段错误。

简而言之：不要试图欺骗借用检查器。这是有原因的。

编辑：除了我刚才提到的未定义行为的原因之外，另一个原因是违反了引用别名规则。也就是说，由于您可以同时拥有对变量的可变引用和不可变引用，因此当您将它们分别传递给同一函数时会导致大量问题，该函数假定不可变引用和可变引用是唯一的。阅读 Rust 文档中的 this page 了解更多信息。