具有更长生命周期的返回对象的可变借用

Question

我目前正在尝试在缓冲区中实现一个可变切片/视图，该缓冲区支持安全地获取子切片以进行内存中消息遍历。一个最小的例子是

struct MutView<'s> {
    data: &'s mut [u8]
}

impl<'s> MutView<'s> {
    pub fn new(data: &'s mut [u8]) -> Self {
        MutView { data }
    }
    pub fn subview<'a>(&'a mut self, start: usize, end: usize) -> MutView<'a> {
        MutView::new(&mut self.data[start..end])
    }
    pub fn get<'a>(&'a mut self) -> &'a mut [u8] {
        self.data
    }
}

但是这种设计存在一个问题，如果我有一个在函数中本地创建的 MutView<'s> 并且 's 比函数的范围长（比如 's = 'static），我有无法从函数返回子视图。类似的东西

fn get_subview(data: &'s mut [u8]) -> MutView<'s> {
    MutView::new(data).subview(0, 5)
}

由于MutView::new(data) 是一个本地临时变量，因此出现编译错误，因此很明显subview() 返回的MutView<'a> 无法从函数中返回。

将subview()的签名改为

pub fn subview<'a>(&'a mut self, start: usize, end: usize) -> MutView<'s> {
    MutView::new(&mut self.data[start..end])
}

不可能，因为借用检查器抱怨返回对象的生命周期必须长于 &'a mut self 的生命周期。

我看到的问题是借用检查器被设置为处理 subview() 返回由 &'a mut self 拥有的数据的情况，而在这种情况下，我返回的数据属于某个底层缓冲区拥有的寿命超过生命周期的数据'a ，因此出于安全原因，我仍然希望在返回对象的生命周期内对&'a mut self 进行可变借用，同时还允许在不缩短返回子视图生命周期的情况下删除&'a mut self。

我看到的唯一选择是添加一个消耗 self.但是，对于我的具体情况，我正在生成 get_/set_ 方法来读取具有给定模式的消息，这意味着我在消息正文中的每个字段都有 get/set 方法，并且添加额外的 into_* 方法意味着要生成/编译大量额外代码，以及额外的使用复杂性。因此，如果可能的话，我想避免这种情况。

目前在 Rust 中是否有处理这种依赖的好方法？

Answer 1

从subview 返回一个MutView<'s> 是不合理的。

这将允许用户多次调用subview 并产生潜在的重叠范围，这将违反 Rust 的引用保证，即可变引用是独占的。这可以通过不可变引用轻松完成，因为它们可以共享，但对可变引用有更严格的要求。出于这个原因，从self 派生的可变引用必须 将其生命周期绑定到self，以便在可变借用仍在使用时“锁定”对它的访问。编译器通过告诉您&mut self.data[..] 是&'a mut [u8] 而不是&'s mut [u8] 来强制执行这一点。

我看到的唯一选择是添加一个消耗 self 的 into_subview 和 into_slice 方法。

我看到的主要选项，您需要保证的关键部分是排他性，使用 self 会将其从等式中删除。您还可以从 split_mut、split_at_mut、chunks_mut 等切片上的可变方法中获得灵感，这些方法经过精心设计，可以同时获取多个可变元素/子切片。

您可以使用 std::mem::transmute 强制生命周期为您想要的（警告：transmute 非常适合 unsafe 并且很容易误用） ，但是，您有责任自己维护上述参考保证。然后应将subview() -> MutView<'s> 函数标记为unsafe，并带有范围是排他的安全要求。我不建议这样做，除非在您返回多个可变引用并检查它们不重叠的特殊情况下。

我必须确切了解您希望设计什么样的 API 才能提供更好的建议。