将可变的自引用传递给拥有对象的方法

Question

以下是一个简单的模拟，其场地是一个矩形区域，两个球在其中弹跳。 Field 结构有一个update 方法，它在每个球上调用update。球，在他们的update 方法中，需要根据它们的速度移动。但他们也需要相互反应，以及领域的界限。：

fn main() {
    let mut field = Field::new(Vector2d { x: 100, y: 100 });
    field.update();
}

#[derive(Copy, Clone)]
struct Vector2d {
    x: i32,
    y: i32,
}

struct Ball {
    radius: i32,
    position: Vector2d,
    velocity: Vector2d,
}

impl Ball {
    fn new(radius: i32, position: Vector2d, velocity: Vector2d) -> Ball {
        Ball {
            radius: radius,
            position: position,
            velocity: velocity,
        }
    }

    fn update(&mut self, field: &Field) {
        // check collisions with walls
        // and other objects
    }
}

struct Field {
    size: Vector2d,
    balls: [Ball; 2],
}

impl Field {
    fn new(size: Vector2d) -> Field {
        let position_1 = Vector2d {
            x: size.x / 3,
            y: size.y / 3,
        };
        let velocity_1 = Vector2d { x: 1, y: 1 };
        let position_2 = Vector2d {
            x: size.x * 2 / 3,
            y: size.y * 2 / 3,
        };
        let velocity_2 = Vector2d { x: -1, y: -1 };

        let ball_1 = Ball::new(1, position_1, velocity_1);
        let ball_2 = Ball::new(1, position_2, velocity_2);

        Field {
            size: size,
            balls: [ball_1, ball_2],
        }
    }

    fn update(&mut self) {
        // this does not compile
        self.balls[0].update(self);
        self.balls[1].update(self);
    }
}

如何将边界和另一个球的信息传递给Ball 结构的更新函数？ Field::update 中的这些行无法编译：

self.balls[0].update(self);
self.balls[1].update(self);

给出以下错误：

error[E0502]: cannot borrow `*self` as immutable because `self.balls[..]` is also borrowed as mutable
  --> src/main.rs:62:30
   |
62 |         self.balls[0].update(self);
   |         -------------        ^^^^- mutable borrow ends here
   |         |                    |
   |         |                    immutable borrow occurs here
   |         mutable borrow occurs here

我明白，但我不知道如何解决这个问题。

Answer 1

目前您的Ball 结构需要了解它所包含的Field 才能进行自我更新。这不会编译，因为结果将是循环引用与突变相结合。您可以使用Cell 或RefCell（后者具有性能成本）来完成这项工作，但以不同的方式构造代码会更好。让Field 结构检查并解决Ball-Ball 和Ball-Wall 冲突。 Ball 结构的update 函数可以处理更新Ball 的位置。

// Ball's update function
fn update(&mut self) {
    // update position
}

// Field's update function
fn update(&mut self) {
    for ball in self.balls.iter_mut() {
        ball.update();
    }

    // check for collisions

    // resolve any collisions
}

Answer 2

这是一个较小的例子：

struct Ball {
    size: u8,
}

impl Ball {
    fn update(&mut self, field: &Field) {}
}

struct Field {
    ball: Ball,
}

impl Field {
    fn update(&mut self) {
        self.ball.update(self)
    }
}

问题

当您传入对Field 的引用时，您保证Field 不能更改（“不可变引用”的不可变 部分）。然而，这段代码也试图改变它的一部分：球！在Ball::update的实现中，哪个引用应该是权威的，self或field？

解决方案：只使用您需要的字段

您可以将update 所需的结构部分和不需要的部分分开并在调用update 函数之前使用它们：

struct Ball {
    size: u8,
}

impl Ball {
    fn update(&mut self, field: &u8) {}
}

struct Field {
    players: u8,
    ball: Ball,
}

impl Field {
    fn update(&mut self) {
        self.ball.update(&self.players)
    }
}

您甚至可以将这些零散的参考资料打包成一个整洁的包：

struct Ball {
    size: u8,
}

impl Ball {
    fn update(&mut self, field: BallUpdateInfo) {}
}

struct BallUpdateInfo<'a> {
    players: &'a u8,
}

struct Field {
    players: u8,
    ball: Ball,
}

impl Field {
    fn update(&mut self) {
        let info = BallUpdateInfo { players: &self.players };
        self.ball.update(info)
    }
}

或者重组你的包含结构以从头开始分离信息：

struct Ball {
    size: u8,
}

impl Ball {
    fn update(&mut self, field: &UpdateInfo) {}
}

struct UpdateInfo {
    players: u8,
}

struct Field {
    update_info: UpdateInfo,
    ball: Ball,
}

impl Field {
    fn update(&mut self) {
        self.ball.update(&self.update_info)
    }
}

解决方案：从self中删除该成员

您也可以采用 other 方式，在对其进行任何更改之前从 Field 中删除 Ball。如果您可以轻松/廉价地制作Ball，请尝试替换它：

use std::mem;

#[derive(Default)]
struct Ball {
    size: u8,
}

impl Ball {
    fn update(&mut self, field: &Field) {}
}

struct Field {
    ball: Ball,
}

impl Field {
    fn update(&mut self) {
        let mut ball = mem::replace(&mut self.ball, Ball::default());
        ball.update(self);
        self.ball = ball;
    }
}

如果你不能轻易地创建一个新值，你可以使用Option和take它：

struct Ball {
    size: u8,
}

impl Ball {
    fn update(&mut self, field: &Field) {}
}

struct Field {
    ball: Option<Ball>,
}

impl Field {
    fn update(&mut self) {
        if let Some(mut ball) = self.ball.take() {
            ball.update(self);
            self.ball = Some(ball);
        }
    }
}

解决方案：运行时检查

您可以通过 RefCell 将借用检查移至运行时而不是编译时：

use std::cell::RefCell;

struct Ball {
    size: u8,
}

impl Ball {
    fn update(&mut self, field: &Field) {}
}

struct Field {
    ball: RefCell<Ball>,
}

impl Field {
    fn update(&mut self) {
        self.ball.borrow_mut().update(self)
    }
}