rust - 如何解释 Rust 中对可变类型的不可变引用？

Question

如果在我的解引用链中有任何不可变引用，我似乎无法改变任何东西。示例:

fn main() {
    let mut x = 42;
    let y: &mut i32 = &mut x; // first layer
    let z: &&mut i32 = &y; // second layer
    **z = 100; // Attempt to change `x`, gives compiler error.

    println!("Value is: {}", z);
}

我收到编译器错误:

error[E0594]: cannot assign to `**z` which is behind a `&` reference
 --> src/main.rs:5:5
  |
4 |     let z: &&mut i32 = &y; // second layer
  |                        -- help: consider changing this to be a mutable reference: `&mut y`
5 |     **z = 100; // Attempt to change `x`, gives compiler error.
  |     ^^^^^^^^^ `z` is a `&` reference, so the data it refers to cannot be written

在某种程度上，这是有道理的，否则编译器将无法阻止对同一变量的多个可变访问路径。

但是，当查看类型时，语义似乎是违反直觉的:

• 变量 y 的类型为 &mut i32，或者用简单的英语表示“对整数的可变引用”。
• 变量 z 的类型为 &&mut i32，或者用简单的英语表示“对整数的可变引用的不可变引用”。
• 通过一次取消引用 z(即 *z)，我将得到 &mut i32 类型的东西，即与 y。但是，再次取消引用此(即**z)会得到i32 类型的东西，但不允许我改变该整数。

本质上，引用的类型在某种意义上对我来说是骗人的，因为它们实际上并没有按照他们声称的那样去做。在这种情况下，我应该如何正确阅读引用文献类型，或者我还能如何恢复对该概念的信心？

用这个样本测试:

fn main() {
    let mut x = 42;
    let y: &mut i32 = &mut x; // first layer
    let m: &&mut i32 = &y; // second layer
    let z: &&&mut i32 = &m; // third layer
    compiler_builtin_deref_first_layer(*z);
}

fn compiler_builtin_deref_first_layer(v: &&mut i32) {
    compiler_builtin_deref_second_layer(*v);
}

fn compiler_builtin_deref_second_layer(w: &mut i32) {
    println!("Value is: {}", w);
}

最后两个函数的参数类型是正确的。如果我更改其中任何一个，编译器将提示类型不匹配。但是，如果我按原样编译示例，则会出现此错误:

error[E0596]: cannot borrow `**v` as mutable, as it is behind a `&` reference

不知何故，对 compiler_builtin_deref_first_layer 的调用似乎没问题，但对 compiler_builtin_deref_second_layer 的调用却不行。编译器错误谈论 **v，但我只看到一个 *v。

Answer 1

In essence, the types of references in some sense lie to me, as they don't actually do what they claim they do. How should I read types of references properly in this case, or how else can I restore faith in that concept?

在 Rust 中读取引用的正确方法是权限。

对象的所有权，当它没有被借用时，允许您对该对象做任何您想做的事情；创建它，销毁它，将它从一个地方移动到另一个地方。你是所有者，你可以做你想做的事，你控制那个对象的生命。

可变引用从所有者那里借用对象。当可变引用处于事件状态时，它授予对该对象的独占访问权限。没有其他人可以对该对象进行读取、写入或执行任何其他操作。可变引用也可以称为独占引用或独占借用。您必须将对象的控制权交还给原始所有者，但与此同时，您可以随心所欲地使用它。

不可变引用或共享借用意味着您可以与其他人同时访问它。因此，您只能读取它，而没有人可以修改它，否则会根据操作发生的确切顺序产生未定义的结果。

可变(或独占)引用和不可变(或共享)引用都可以对拥有的对象进行，但这并不意味着您在通过引用引用对象时拥有该对象。您可以对对象执行的操作取决于您通过何种引用访问它。

所以不要将 &&mut T 引用视为“对 T 的可变引用的不可变引用”，然后再想“好吧，我不能改变外部引用，但我应该能够改变内部引用。”

相反，可以将其视为“某人拥有 T。他们已授予独占访问权，因此现在有人有权修改 T . 但与此同时，那个人已经给出了对 &mut T 的共享访问权限，这意味着他们已经 promise 在一段时间内不会改变它，并且所有用户都可以使用共享对 &mut T 的引用，包括对底层 T 的取消引用，但仅限于您通常可以使用共享引用执行的操作，这意味着读取而不是写入。”

最后要记住的是，可变或不可变部分实际上并不是引用之间的根本区别。这确实是独占与共享的部分。在 Rust 中，你可以通过共享引用修改某些东西，只要有某种内部保护机制确保一次只有一个人这样做。有多种方法可以做到这一点，例如 Cell、RefCell 或 Mutex。

那么 &T 和 &mut T 提供的并不是真正的不可变或可变访问，尽管它们被这样命名是因为这是它们在在没有任何库功能的情况下的语言级别。但它们真正提供的是共享或独占访问，然后数据类型上的方法可以为调用者提供不同的功能，具体取决于它们是采用自有值、独占引用还是共享引用。

因此将引用视为权限；并且它是您通过它获得某些东西的引用，它决定了您可以用它做什么。当您拥有所有权或独占引用时，提供独占或共享引用会暂时阻止您在那些借用的引用仍然存在时可变地访问该对象。