在“if let Some(ref mut x) = option”和“if let Some(x) = option.as_mut()”中匹配可变选项引用有什么区别？

Question

背景

考虑一个玩具问题，其中我有一个表示链表节点的Node结构，并且我想创建一个 function 来构建一个值从 1 到 9 的列表。以下代码按预期工作：

struct Node {
    val: i32,
    next: Option<Box<Node>>,
}

fn build_list() -> Option<Box<Node>> {
    let mut head = None;
    let mut tail = &mut head;
    for n in 1..10 {
        *tail = Some(Box::new(Node {val: n, next: None}));
        if let Some(ref mut x) = tail {
            tail = &mut x.next;
        };
    }
    head
}

但是，如果我将build_list function 中的匹配表达式修改为以下内容，则无法编译：

fn build_list() -> Option<Box<Node>> {
    let mut head = None;
    let mut tail = &mut head;
    for n in 1..10 {
        *tail = Some(Box::new(Node {val: n, next: None}));
        if let Some(x) = tail.as_mut() {
            tail = &mut x.next;
        };
    }
    head
}

编译错误：

error[E0506]: cannot assign to `*tail` because it is borrowed
  --> src/main.rs:72:9
   |
72 |         *tail = Some(Box::new(Node {val: n, next: None}));
   |         ^^^^^
   |         |
   |         assignment to borrowed `*tail` occurs here
   |         borrow later used here
73 |         {
74 |             if let Some(x) = tail.as_mut() {
   |                              ---- borrow of `*tail` occurs here

error[E0499]: cannot borrow `*tail` as mutable more than once at a time
  --> src/main.rs:74:30
   |
74 |             if let Some(x) = tail.as_mut() {
   |                              ^^^^ mutable borrow starts here in previous iteration of loop

问题

在这个例子中，有什么区别

if let Some(ref mut x) = tail

和

if let Some(x) = tail.as_mut()

?

（作为学习 Rust 的初学者）我希望这些匹配表达式是等价的，但显然我缺少一些细微的差异。

更新

我清理了原始示例中的代码，这样我就不需要列表头部的占位符元素了。 差异（和编译错误）仍然存在，我只是得到一个额外的编译错误来分配给借来的*tail 。

更新 2

（这只是一个奇怪的观察，无助于回答原始问题）在考虑了@Emoun 的回答之后，编译器应该能够知道tail在每次迭代时都在变化，这听起来很重要（在第一个工作示例中）循环（这样它可以确保每次借用的&mut x.next都是不同的）。 所以我做了一个实验，通过在tail = &mut x.next;中添加if n % 2 == 0条件来改变代码，编译器无法判断是否是这种情况。 任务。 果然，它导致了与另一个类似的编译错误：

fn build_list() -> Option<Box<Node>> {
    let mut head = None;
    let mut tail = &mut head;
    for n in 1..10 {
        *tail = Some(Box::new(Node {val: n, next: None}));
        if let Some(ref mut x) = tail {
            if n % 2 == 0 {
                tail = &mut x.next;
            }
        };
    }
    head
}

新错误：

error[E0506]: cannot assign to `*tail` because it is borrowed
  --> src/main.rs:60:9
   |
60 |         *tail = Some(Box::new(Node {val: n, next: None}));
   |         ^^^^^
   |         |
   |         assignment to borrowed `*tail` occurs here
   |         borrow later used here
61 |         if let Some(ref mut x) = tail {
   |                     --------- borrow of `*tail` occurs here

error[E0503]: cannot use `*tail` because it was mutably borrowed
  --> src/main.rs:61:16
   |
61 |         if let Some(ref mut x) = tail {
   |                ^^^^^---------^
   |                |    |
   |                |    borrow of `tail.0` occurs here
   |                use of borrowed `tail.0`
   |                borrow later used here

error[E0499]: cannot borrow `tail.0` as mutable more than once at a time
  --> src/main.rs:61:21
   |
61 |         if let Some(ref mut x) = tail {
   |                     ^^^^^^^^^ mutable borrow starts here in previous iteration of loop

Answer 1

你的代码的第二个版本失败的原因是因为 rust 的方法/函数总是借用整个对象，而不是它们的一部分。

在您的情况下，这意味着tail.as_mut()可变地借用tail ，只要使用tail ，这种借用就会保持有效：

...
    for n in 1..10 {
        *tail = Some(Box::new(Node {val: n, next: None})); // Error in the second iteration,
                                                           // 'tail' was already borrowed
        if let Some(x) = tail.as_mut() { // <-+ Borrow of 'tail' starts in the first iteration
            tail = &mut x.next;          // <-+ 'tail' now borrows itself
        };                               //   |
    }                                    // <-+ Borrow of 'tail' ends here, after the last iteration
...

由于x是tail的借用， &mut x.next也是tail的借用，这意味着tail = &mut x.next是tail借用本身。 因此， tail的初始借用不能 go 超出 scope，只要tail在 scope 中。 每次迭代都使用tail ，因此在循环的最后一次迭代之后，借位只能从scope中借出go。

现在，为什么第一个版本的build_list可以工作？ 简而言之：因为tail永远不会被借来。 if let Some(ref mut x) = tail是将tail解构为其组件（在本例中为Option::Some和x ）。 这不是作为一个整体借用tail ，它只是借用x 。 然后当您使用tail = &mut x.next时，您现在还将x解构为其组件（仅提取next ），并使用tail借用它。 在下一次迭代中， tail不会被借用，因此可以很高兴地重新分配。

方法/函数调用受到限制，因为它们不知道您稍后将使用 object 的哪些部分。 因此， as_mut()必须借用整个tail ，即使您只使用它的一部分。 这是类型系统的限制，也是 getter/setter 方法比直接调用结构的成员更弱/更受限制的原因之一：getter/setter 将强制您借用整个结构，而直接访问成员只会借用它成员而不是其他人。