尽管值已经存在，但 Entry::or_insert 仍然执行

Question

在chapter 13 of the Rust book 中，您实现了一个Cacher 结构用于延迟初始化，以演示闭包和函数式编程的使用。作为练习，他们鼓励读者尝试创建一个通用的Cacher，它可以存储多个值。为此，他们建议使用Hashmap。

尝试修改缓存器以保存哈希映射而不是单个值。哈希映射的键将是传入的 arg 值，哈希映射的值将是对该键调用闭包的结果。 value 函数不会直接查看 self.value 是否具有 Some 或 None 值，而是会在 hash map 中查找 arg 并返回该值（如果存在）。如果不存在，缓存器将调用闭包并将结果值保存在与其 arg 值关联的哈希映射中。

当前 Cacher 实现的第二个问题是它只接受带有一个 u32 类型参数并返回 u32 的闭包。例如，我们可能希望缓存采用字符串切片并返回 usize 值的闭包的结果。要解决此问题，请尝试引入更多通用参数以增加缓存功能的灵活性。

为了解决这个练习，我使用了以下代码：

struct Cacher<T, K, V>
    where T: Fn(K) -> V
{
    calculation: T,
    values: HashMap<K, V>,
}

impl<T, K, V> Cacher<T, K, V>
    where T: Fn(K) -> V,
          K: std::cmp::Eq + std::hash::Hash + Clone,
{
    fn new(calculation: T) -> Cacher<T, K, V> {
        Cacher {
            calculation,
            values: HashMap::new(),
        }
    }

    fn value(&mut self, intensity: K) -> &V {
        self.values.entry(intensity.clone()).or_insert((self.calculation)(intensity))
    }
}

这段代码可以编译并运行，但由于(self.calculation)(intensity) 总是被执行，所以它不能作为正确的Cacher。即使条目存在。我从文档和示例中了解到，Entry::or_insert 函数仅在Entry 不存在时才会执行。

我知道问题 Is it possible to use a single generic for both key and value of a HashMap? 中练习的解决方案，但我想知道是否可以按照我目前的方式解决问题。

编辑：如评论中所述：or_insert_with 不能解决问题。尝试or_insert_with(|| (self.calculation)(intensity.clone())) 时出现以下错误error[E0502]: cannot borrow self as immutable because it is also borrowed as mutable。

Answer 1

您的代码的问题是函数参数总是在调用 Rust（和大多数命令式语言）中的函数之前进行评估。这意味着在调用or_insert() 之前，代码将无条件调用(self.calculation)(intensity)。 or_insert() 函数将在内部检查一个值是否已经存在于条目中，如果没有，则仅插入作为参数传递的新值，但这仅发生在 之后 self.calculation 是已经调用了。

这个问题可以通过or_insert_with()方法解决。此方法接受闭包而不是值，并且仅在需要插入值时才调用闭包。完整代码如下：

use std::collections::HashMap;

struct Cacher<T, K, V> {
    calculation: T,
    values: HashMap<K, V>,
}

impl<T, K, V> Cacher<T, K, V>
where
    K: std::cmp::Eq + std::hash::Hash + Clone,
{
    fn new(calculation: T) -> Cacher<T, K, V> {
        Cacher {
            calculation,
            values: HashMap::new(),
        }
    }

    fn value(&mut self, intensity: K) -> &V
    where
        T: Fn(K) -> V,
    {
        let calculation = &self.calculation;
        self.values
            .entry(intensity.clone())
            .or_insert_with(|| calculation(intensity))
    }
}

value() 实现的一个微妙之处是您需要将对self.calculation 的引用存储在一个单独的变量中。否则，关闭将触发self 的借用，这与self.values 的调用self.values.entry() 触发的可变借用重叠。如果您在外部范围内仅显式借用 self.calculation，则借用检查器足够聪明，可以确定它与 self.values 不重叠。

作为旁注，我建议使用rustfmt 来实现一致的代码格式。我还建议尽可能缩小特征范围，以避免不必要的重复。这两个建议都包含在上面的代码中。