如何迭代遍历用 Rc<RefCell<T>> 构建的树，同时在枚举上进行可变匹配？

Question

在借用检查器的指导下，如果没有递归，我找不到进行简单树遍历的方法。

Advent of Code 2021 Day 18 的数字可以用一对数字或一个值来表示（非常适合 Rust 枚举）。还有一些问题是我使用堆栈来遍历树，所以我使用Rc<RefCell<T>> 来表示子节点。这使我得到以下表示：

use std::{cell::RefCell, rc::Rc};

enum Number {
    Pair(Rc<RefCell<Number>>, Rc<RefCell<Number>>),
    Value(u8),
}

我正在尝试创建一个函数来更新Number 中最左边的值。编写递归版本进行了几次尝试，但最终成功了。但是，无论我尝试什么，我都无法获得一个迭代版本来编译。匹配节点和必须借用RefMut 的组合导致我遇到借用/生命周期问题。这就是我想要做的：

fn propagate_left(mut node: &Rc<RefCell<Number>>, val: u8) {
    loop {
        let mut ref_mut = node.borrow_mut();
        match &mut (*ref_mut) {
            Number::Pair(left_node, _) => {
                node = left_node;
            }
            Number::Value(number_val) => {
                *number_val += val;
                return;
            }
        }
    }
}

error[E0597]: `ref_mut` does not live long enough
  --> src/lib.rs:11:22
   |
8  | fn propagate_left(mut node: &Rc<RefCell<Number>>, val: u8) {
   |                             - let's call the lifetime of this reference `'1`
...
11 |         match &mut (*ref_mut) {
   |                      ^^^^^^^ borrowed value does not live long enough
12 |             Number::Pair(left_node, _) => {
   |                          --------- assignment requires that `ref_mut` is borrowed for `'1`
...
20 |     }
   |     - `ref_mut` dropped here while still borrowed

有什么方法可以在不使用不安全代码或递归的情况下完成这项工作？

我在结构中使用Vec 来存储和索引，以避免在其他谜题中出现此类问题，但我想尝试在这个谜题中使用引用。

Answer 1

您尝试的问题是node.borrow_mut() 的返回值的生命周期与node 相关联，但您试图将该结果存储到具有调用者提供的生命周期的变量中。当当前迭代的borrow_mut() 结束时，引用（由left_node 使用）过期，您不能将生命周期较短的内容存储到生命周期较长的变量中——这就是内存安全的全部要点。

解决方法是避免同时使用引用 (&) 和引用计数 (Rc)。仅使用Rc，您可以克隆孩子并替换临时变量：

use std::{cell::RefCell, rc::Rc};

enum Number {
    Pair(Rc<RefCell<Number>>, Rc<RefCell<Number>>),
    Value(u8),
}

fn propagate_left(mut node: Rc<RefCell<Number>>, val: u8) {
    loop {
        let next = match &mut *node.borrow_mut() {
            Number::Pair(left_node, _) => Rc::clone(left_node),
            Number::Value(number_val) => {
                *number_val += val;
                return;
            }
        };

        node = next;
    }
}

您也可以只使用引用并完全避免Rc / RefCell：

enum Number {
    Pair(Box<Number>, Box<Number>),
    Value(u8),
}

fn propagate_left(mut node: &mut Number, val: u8) {
    loop {
        match node {
            Number::Pair(left_node, _) => {
                node = left_node;
            }
            Number::Value(number_val) => {
                *number_val += val;
                return;
            }
        };
    }
}

另见：

• Borrowed value does not live long enough when adding to a binary tree built on RefCell
• My solution to AoC 2021 Day 18
• Cannot obtain a mutable reference when iterating a recursive structure: cannot borrow as mutable more than once at a time
• Adding an append method to a singly linked list
• How do I keep a mutable reference to the last node while building a linked list?