所有权：Rust 中元组和数组的区别答案

【问题标题】：Ownership: differences between tuples and arrays in Rust所有权：Rust 中元组和数组的区别
【发布时间】：2020-06-20 21:22:55
【问题描述】：

我开始学习 Rust，在实验过程中，我发现所有权应用于我不理解的元组和数组的方式有所不同。基本上，以下代码显示了区别：

#![allow(unused_variables)]

struct Inner {
    in_a: u8,
    in_b: u8
}
struct Outer1 {
    a: [Inner; 2]
}

struct Outer2 {
    a: (Inner, Inner)
}

fn test_ownership(num: &mut u8, inner: &Inner) {
}

fn main() {
    let mut out1 = Outer1 {
        a: [Inner {in_a: 1, in_b: 2}, Inner {in_a: 3, in_b: 4}]
    };
    let mut out2 = Outer2 {
        a: (Inner {in_a: 1, in_b: 2}, Inner {in_a: 3, in_b: 4})
    };

    // This fails to compile
    test_ownership(&mut out1.a[0].in_a, &out1.a[1]);
    // But this works!
    test_ownership(&mut out2.a.0.in_a, &out2.a.1);
}

test_ownership() 的第一次调用没有编译，正如预期的那样，Rust 发出一个错误，抱怨同时对 out1.a[_] 进行了可变和不可变引用。

error[E0502]: cannot borrow `out1.a[_]` as immutable because it is also borrowed as mutable
  --> src/main.rs:27:41
   |
27 |     test_ownership(&mut out1.a[0].in_a, &out1.a[1]);
   |     -------------- -------------------  ^^^^^^^^^^ immutable borrow occurs here
   |     |              |
   |     |              mutable borrow occurs here
   |     mutable borrow later used by call

但我不明白的是，为什么第二次调用 test_ownership() 不会让借用检查器发疯？似乎数组被视为一个独立于被访问索引的整体，但元组允许对其不同索引进行多个可变引用。

【问题讨论】：

标签： rust

【解决方案1】：

元组就像匿名结构，访问元组中的元素就像访问结构字段。

结构可以部分借用（也可以部分移动），所以&mut out2.a.0.in_a 只借用元组的第一个字段。

这同样不适用于索引。索引运算符可以通过实现Index和IndexMut来重载，所以&mut out1.a[0].in_a等价于&mut out1.a.index_mut(0).in_a。 a.0 只是访问一个字段，a[0] 调用一个函数！函数不能部分借用东西，所以索引运算符必须借用整个数组。

【讨论】：

【解决方案2】：

这确实是一个有趣的案例。对于第二种情况，它有效，因为编译器知道结构的不同部分是借用的（在 nomicon 中为there's a section）。对于第一种情况，不幸的是编译器并不那么聪明（索引通常由运行时计算的值执行），因此您需要手动销毁它：

let [mut x, y] = out1.a;
test_ownership(&mut x.in_a, &y);

【讨论】：

有趣。像你写的那样解构数组需要移动out1.a，所以如果以后我想使用它，那是行不通的，对吧？是否可以使用引用做类似的事情？我怀疑如果不走不安全的路线，这可能是不可能的。
@doragasu 您可以使用split_first_mut 或其他拆分函数在数组上的引用上安全地执行此操作。
对于数组的情况，我更喜欢 bind-by-ref:let [ref mut x, ref y] = out1.a;，因为对于大于 2 的数组大小，拆分可能很乏味。
@Kitsu：在您使用ref 关键字编写时进行了测试，它运行良好且简单。还得试试split_first_mut。

【解决方案3】：

元组情况和索引情况之间的区别在于用于执行索引的情况。在元组的情况下，我们使用语法糖而不是结构中的有效标识符。因为它是一个标识符，所以访问哪个字段必须是静态的。因此，借用检查器可以遵循一组简单的规则来确定生命周期，这些规则遵循用于结构字段的相同规则。

在索引的情况下，这是一种固有的动态操作。索引不是标识符，而是表达式。由于稳定的类型系统还没有常量表达式或类型级别值的概念，因此借用检查器总是将索引视为动态的，即使在像您这样明显是静态的微不足道的情况下也是如此。由于它们是动态的，不能证明索引不相等，所以借用冲突。

【讨论】：