复制/移动未实现复制的字段

Question

费里斯船长有一张地图 (seven_seas.png)，他在该区域隐藏了多个宝藏（坐标为 (5,7) 和 (7,9)）。他想为每个宝藏创建一个单独的藏宝图。原图不得改动。

他决定为此使用 rust 和 image crate。

extern crate image;
use crate::image::GenericImage;


struct Desk {
    map_of_seven_seas: image::DynamicImage,
    colored_ink: image::Rgba<u8>,
}

impl Desk {
    fn create_treasure_map(mut self, x: u32, y:u32) -> image::DynamicImage {
        self.map_of_seven_seas.put_pixel(x, y, self.colored_ink);
        self.map_of_seven_seas
    }

}

fn main() {
    let desk = Desk {
        map_of_seven_seas: image::open("seven_seas.png").unwrap(),
        colored_ink: image::Rgba([255, 0, 0, 255]), // red             
    };

    println!("Marking my treasures!");
    // works fine
    let treasure_map_0 = desk.create_treasure_map(5, 7);
    treasure_map_0.save("treasure_map_0.png").unwrap();

    // breaks
    let treasure_map_1 = desk.create_treasure_map(7, 9);
    treasure_map_1.save("treasure_map_1.png").unwrap();
}

当费里斯船长意识到他的计划存在缺陷时，乌云遮住了天空：

error[E0382]: use of moved value: `desk`
  --> src/main.rs:30:26
   |
19 |     let desk = Desk {
   |         ---- move occurs because `desk` has type `Desk`, which does not implement the `Copy` trait
...
26 |     let treasure_map_0 = desk.create_treasure_map(5, 7);
   |                          ---- value moved here
...
30 |     let treasure_map_1 = desk.create_treasure_map(7, 9);
   |                          ^^^^ value used here after move

error: aborting due to previous error

摩天船长现在有麻烦了。看来他的办公桌只能使用一次。他评估了 Mate Cargo 所暗示的内容，并尝试推导出 Desk 的 Copy 特征（将 #[derive(Clone, Copy)] 添加到结构中）。但他又一次失败了：

error[E0204]: the trait `Copy` may not be implemented for this type
 --> src/main.rs:4:17
  |
4 | #[derive(Clone, Copy)]
  |                 ^^^^
5 | struct Desk {
6 |     map_of_seven_seas: image::DynamicImage,
  |     -------------------------------------- this field does not implement `Copy`
  |
  = note: this error originates in a derive macro (in Nightly builds, run with -Z macro-backtrace for more info)

image::DynamicImage 不能被复制，他也不能为它派生Copy，因为它是 crate 的一部分。

费里斯船长每次想要创建藏宝图（包括从文件系统加载map_of_the_seven_seas）时都必须创建一个新的Desk吗？或者有没有更好的方法来重复使用 Desk？

这对我来说是一个学习练习，所以一个带有解释的好解决方案会比一个聪明的 hack 更好。

Answer 1

费里斯船长每次想要创建藏宝图（包括从文件系统加载map_of_the_seven_seas）时都必须创建一个新的Desk吗？或者有没有更好的方法来重复使用 Desk？

确实有更好的方法。这里的问题是

fn create_treasure_map(mut self, x: u32, y:u32) -> image::DynamicImage

self 参数（无论是否mut）表示调用此方法消耗桌子。虽然派生 Clone 是可能的（Copy 肯定不是），但它确实会每次都复制整个办公桌，这似乎相当不必要。

不过，这可以通过使用 borrow self 方法来避免：

fn create_treasure_map(&mut self, x: u32, y:u32) -> &image::DynamicImage {
    self.map_of_seven_seas.put_pixel(x, y, self.colored_ink);
    &self.map_of_seven_seas
}

但是请注意，这会在原地更新map_of_seven_seas，这意味着treasure_map_1 将也包含treasure_map_0 中提到的宝藏。

我认为这是不可取的，因为这对于第二张地图的持有者来说有点太容易了，并且宁愿打败藏宝图的通常点。

因此，解决方法是不更新桌子：仅以不可变的方式借用它（我们不需要更新它或其“参考”七大海地图）并在添加茶点位置之前仅复制地图：

fn create_treasure_map(&self, x: u32, y:u32) -> image::DynamicImage {
    let mut treasure_map = self.map_of_seven_seas.clone();
    treasure_map.put_pixel(x, y, self.colored_ink);
    treasure_map
}

Answer 2

这里有很多解决方案：

• 克隆不复制（简单易读，允许同时拥有两张地图，直截了当，除非你有板凳问题，否则我会建议这样做）#[derive(Clone)]
• 借用而不是消耗，但这需要副作用，不允许同时拥有两个地图
• 作为文件再次读取（克隆更好），允许同时拥有两个地图

一个好的解决方案是使用保护模式：

use image::{GenericImage, GenericImageView};

struct Desk {
    map_of_seven_seas: image::DynamicImage,
    colored_ink: image::Rgba<u8>,
}

struct PixelTmpChange<'a> {
    image: &'a mut image::DynamicImage,
    pixel: image::Rgba<u8>,
    x: u32,
    y: u32,
}

impl PixelTmpChange<'_> {
    fn new(
        image: &mut image::DynamicImage,
        x: u32,
        y: u32,
        tmp_pixel: image::Rgba<u8>,
    ) -> PixelTmpChange {
        let pixel = image.get_pixel(x, y);
        image.put_pixel(x, y, tmp_pixel);

        PixelTmpChange { image, pixel, x, y }
    }

    fn get_image(&mut self) -> &mut image::DynamicImage {
        self.image
    }
}

impl Drop for PixelTmpChange<'_> {
    fn drop(&mut self) {
        self.image.put_pixel(self.x, self.y, self.pixel);
    }
}

impl Desk {
    fn create_treasure_map(&mut self, x: u32, y: u32, name: &str) -> image::error::ImageResult<()> {
        let mut guard = PixelTmpChange::new(&mut self.map_of_seven_seas, x, y, self.colored_ink);

        guard.get_image().save(name)
    }
}

fn main() {
    let mut desk = Desk {
        map_of_seven_seas: image::open("seven_seas.png").unwrap(),
        colored_ink: image::Rgba([255, 0, 0, 255]), // red
    };

    println!("Marking my treasures!");
    desk.create_treasure_map(5, 7, "treasure_map_0.png")
        .unwrap();
    desk.create_treasure_map(7, 9, "treasure_map_1.png")
        .unwrap();
}

这个想法是让编译器完成将像素置于其原始状态的工作。这是可重复使用且干净的。我们必须使用生命周期并借用图像作为mut引用，所以写起来有点困难，我们必须让守卫获得图像的访问权限。但总的来说，如果您不想克隆，我认为这是一个不错的解决方案。

如果你愿意，你可以让 create_treasure_map() 返回守卫，以允许更多的选择但更少的私人行为。