如何交换数组、切片或 Vec 的元素？

Question

我想使用库函数交换切片data的元素，但由于多次借用，它不起作用：

use std::mem;

fn example() {
    let mut data = [1, 2, 3];
    let i = 0;
    let j = 1;
    
    mem::swap(&mut data[i], &mut data[j]);
}

error[E0499]: cannot borrow `data[_]` as mutable more than once at a time
 --> src/lib.rs:8:29
  |
8 |     mem::swap(&mut data[i], &mut data[j]);
  |     --------- ------------  ^^^^^^^^^^^^ second mutable borrow occurs here
  |     |         |
  |     |         first mutable borrow occurs here
  |     first borrow later used by call
  |

可以手动完成，但我不认为每次都使用这段代码很好：

let temp = data[i];
data[i] = data[j];
data[j] = temp;

有没有其他解决方案可以交换切片中的元素？

Answer 1

切片上有一个swap method：data.swap(i, j)。

原始代码不起作用，因为该语言要求&muts 不使用别名，也就是说，如果可以通过&mut 访问一条数据，那么一定没有其他方法可以使用该数据.一般来说，对于连续的索引data[i]、data[j]，编译器不能保证i和j是不同的。如果它们相同，则索引指向相同的内存，因此&mut data[i] 和&mut data[j] 将是指向相同数据的两个指针：非法！

.swap 在内部使用了一些 unsafe 代码，确保正确处理 i == j 大小写，避免混淆 &mut 指针。也就是说，它没有必须使用unsafe，它只是为了确保这个“原始”操作具有高性能（我绝对可以想象未来的语言/库改进会减少需求通过使 require 不变量更易于表达，这里不安全），例如以下是一个安全的实现：

use std::cmp::Ordering;
use std::mem;

fn swap<T>(x: &mut [T], i: usize, j: usize) {
    let (lo, hi) = match i.cmp(&j) {
        // no swapping necessary
        Ordering::Equal => return,

        // get the smallest and largest of the two indices
        Ordering::Less => (i, j),
        Ordering::Greater => (j, i),
    };

    let (init, tail) = x.split_at_mut(hi);
    mem::swap(&mut init[lo], &mut tail[0]);
}

这里的关键是split_at_mut，它将切片分成不相交的两半（这是在内部使用unsafe 完成的，但Rust 的标准库是基于unsafe 构建的：该语言提供“原始”功能并且库构建其余的都在上面）。