如何同时获得对两个数组元素的可变引用?

时间:2015-05-06 10:09:38

标签: rust

fn change(a: &mut i32, b: &mut i32) {
    let c = *a;
    *a = *b;
    *b = c;
}

fn main() {
    let mut v = vec![1, 2, 3];
    change(&mut v[0], &mut v[1]);
}

当我编译上面的代码时,它有错误:

error[E0499]: cannot borrow `v` as mutable more than once at a time
 --> src/main.rs:9:32
  |
9 |         change(&mut v[0], &mut v[1]);
  |                     -          ^   - first borrow ends here
  |                     |          |
  |                     |          second mutable borrow occurs here
  |                     first mutable borrow occurs here

为什么编译器会禁止它? v[0]v[1]占据不同的记忆位置,因此将它们组合在一起并不危险。如果我遇到这个问题该怎么办?

6 个答案:

答案 0 :(得分:26)

您可以使用split_at_mut()解决此问题:

let mut v = vec![1, 2, 3];
let (a, b) = v.split_at_mut(1);   // Returns (&mut [1], &mut [2, 3])
change(&mut a[0], &mut b[0]); 

有许多安全的事情要做,编译器遗憾的是还没有认识到。 split_at_mut()就是这样,一个在内部用unsafe块实现的安全抽象。

对于这个问题,我们也可以这样做。以下是我在代码中使用的东西,我需要将所有三个案例分开(I:Index out of bounds,II:Indices equal,III:Separate indices)。

enum Pair<T> {
    Both(T, T),
    One(T),
    None,
}

fn index_twice<T>(slc: &mut [T], a: usize, b: usize) -> Pair<&mut T> {
    if a == b {
        slc.get_mut(a).map_or(Pair::None, Pair::One)
    } else {
        if a >= slc.len() || b >= slc.len() {
            Pair::None
        } else {
            // safe because a, b are in bounds and distinct
            unsafe {
                let ar = &mut *(slc.get_unchecked_mut(a) as *mut _);
                let br = &mut *(slc.get_unchecked_mut(b) as *mut _);
                Pair::Both(ar, br)
            }
        }
    }
}

答案 1 :(得分:8)

需要在编译时检查Rust的借用规则,这就是为什么像可变地借用Vec的一部分是一个非常难以解决的问题(如果不是不可能的话),以及为什么它不是可以使用Rust。

因此,当你执行&mut v[i]之类的操作时,它会可变地借用整个向量。

想象一下,我做了类似

的事情
let guard = something(&mut v[i]);
do_something_else(&mut v[j]);
guard.do_job();

在这里,我创建了一个对象guard,在内部存储了对v[i]的可变引用,并在我调用do_job()时会对其执行某些操作。

与此同时,我做了一些改变v[j]的事情。 guard拥有一个可变引用,该引用应该保证其他任何内容都不能修改v[i]。在这种情况下,只要ij不同,一切都很好;如果这两个值相等则严重违反了借用规则。

由于编译器无法保证i != j,因此禁止使用。

这是一个简单的例子,但类似的情况是军团,这就是为什么这种访问可能会错误地借用整个容器。此外,编译器实际上对Vec的内部结构不够了解,以确保即使i != j也能保证此操作的安全。

在您的确切情况下,您可以查看执行您手动实施的互换的Vec上的swap(..) method

在更通用的情况下,您可能需要另一个容器。可能性是将Vec的所有值包装成具有内部可变性的类型,例如CellRefCell,或甚至使用完全不同的容器,如@llogiq在其回答中所建议的那样par-vec

答案 2 :(得分:8)

在夜间频道上,可以使用切片进行模式匹配。您可以使用它,只要您没有大量索引并且您的索引在编译时就已知。

#![feature(slice_patterns)]

fn change(a: &mut i32, b: &mut i32) {
    let c = *a;
    *a = *b;
    *b = c;
}

fn main() {
    let mut arr = [5, 6, 7, 8];
    {
        let &mut [ref mut a, _, ref mut b, _..] = &mut arr;
        change(a, b);
    }
    assert_eq!(arr, [7, 6, 5, 8]);
}

请注意,您需要启用功能slice_patterns

答案 3 :(得分:3)

方法[T]::iter_mut()返回一个迭代器,它可以为切片中的每个元素生成一个可变引用。其他集合也有iter_mut方法。这些方法通常封装不安全的代码,但它们的界面是完全安全的。

这是一个通用扩展特征,它在切片上添加一个方法,通过索引返回对两个不同项的可变引用:

pub trait SliceExt {
    type Item;

    fn get_two_mut(&mut self, index0: usize, index1: usize) -> (&mut Self::Item, &mut Self::Item);
}

impl<T> SliceExt for [T] {
    type Item = T;

    fn get_two_mut(&mut self, index0: usize, index1: usize) -> (&mut Self::Item, &mut Self::Item) {
        match index0.cmp(&index1) {
            Ordering::Less => {
                let mut iter = self.iter_mut();
                let item0 = iter.nth(index0).unwrap();
                let item1 = iter.nth(index1 - index0 - 1).unwrap();
                (item0, item1)
            }
            Ordering::Equal => panic!("[T]::get_two_mut(): received same index twice ({})", index0),
            Ordering::Greater => {
                let mut iter = self.iter_mut();
                let item1 = iter.nth(index1).unwrap();
                let item0 = iter.nth(index0 - index1 - 1).unwrap();
                (item0, item1)
            }
        }
    }
}

答案 4 :(得分:2)

您无法对同一数据进行两次可变引用。这是借用检查器明确禁止的,以防止并发修改。但是,您可以使用unsafe块绕过借用检查器。

虽然在您的情况下v[0]v[1]明显是单独的块,但这并不会受到严格的审查。如果v是某种名为NullMap的地图,将所有元素映射到单个字段,该怎么办?编译器如何知道Vec操作v[0];v[1];是安全的,但在NullMap中是不是<?p?

如果您尝试交换数组的两个元素,为什么不去slice::swap

fn main() {
    let mut v = vec![1, 2, 3];
    v.swap(0,1);
    println!("{:?}",v);
}

同样v需要mut,因为您正在更改向量。不可变版本将克隆并对其执行交换。

答案 5 :(得分:0)

问题是&mut v[…]首先可变地借用v,然后将该元素的可变引用赋予更改函数。

This reddit评论可以解决您的问题。

编辑:感谢单挑,Shepmaster。 par-vec是一个允许可变地借用vec的分区分区的库。