我可以为锁定数据的类型实现 Index/IndexMut 吗？

Question

我有一个包含一些锁定数据的结构。 现实世界是复杂的，但这里有一个最小的例子（或者我能做到的最小的例子）：

use std::fmt::Display;
use std::ops::{Index, IndexMut};
use std::sync::Mutex;

struct LockedVector<T> {
    stuff: Mutex<Vec<T>>,
}

impl<T> LockedVector<T> {
    pub fn new(v: Vec<T>) -> Self {
        LockedVector {
            stuff: Mutex::new(v),
        }
    }
}

impl<T> Index<usize> for LockedVector<T> {
    type Output = T;
    fn index(&self, index: usize) -> &Self::Output {
        todo!()
    }
}

impl<T> IndexMut<usize> for LockedVector<T> {
    fn index_mut(&mut self, index: usize) -> &mut Self::Output {
        let thing = self.stuff.get_mut().unwrap();
        &mut thing[index]
    }
}

impl<T: Display> Display for LockedVector<T> {
    fn fmt(&self, f: &mut std::fmt::Formatter<'_>) -> std::fmt::Result {
        let strings: Vec<String> = self
            .stuff
            .lock()
            .unwrap()
            .iter()
            .map(|s| format!("{}", s))
            .collect();
        write!(f, "{}", strings.join(", "))
    }
}

fn main() {
    let mut my_stuff = LockedVector::new(vec![0, 1, 2, 3, 4]);
    println!("initially: {}", my_stuff);
    my_stuff[2] = 5;
    println!("then: {}", my_stuff);
    let a_mut_var: &mut usize = &mut my_stuff[3];
    *a_mut_var = 54;
    println!("Still working: {}", my_stuff);
}

我在这里要做的是在结构上实现Index和IndexMut特征，其中被索引的数据位于互斥锁后面。 对于为什么这应该是可能的，我非常模糊的推理是锁定互斥锁的结果有点像引用，看起来你可以 map 对另一个引用的引用，或者以某种方式创建一种包含整个引用的引用锁定但仅取消引用特定索引。

我不那么模糊的推理是上面的代码编译并运行（注意todo! ）-我能够取回可变引用，并且我假设我没有以某种方式以非线程安全的方式偷偷通过互斥锁。 （我尝试测试线程行为，但遇到了其他问题，试图完全获取对另一个线程的可变引用。）

奇怪的问题是，我不能对Index做同样的事情——没有我可以使用的get_immut() ，而且我还没有找到另一种方法。 我可以从 Mutex 中获得一个可变引用，但不是一个不可变引用（当然，如果我只有一个不可变引用作为开始，我就无法获得可变引用）

我的期望是索引将获得一个锁，并且返回的引用（在可变和不可变的情况下）将在其生命周期内保持该锁。 作为奖励，如果RwLock -ed 的东西只能获取/持有不可变案例的读锁，以及可变案例的写锁，那就太好了。

关于我为什么要这样做的上下文：我有一个Grid特征，它被一堆不同的代码使用，但得到不同实现的支持，其中一些是线程安全的。 我希望将Index和IndexMut特性放在它上面以获得漂亮的语法。 线程通常根本没有对线程安全网格的可变引用，因此IndexMut特征在那里几乎看不到用处，但我可以看到它在设置期间或非线程安全情况下很有价值。 不可变的Index行为似乎在任何地方都有用。

奖励问题：我非常讨厌那个Display代码，我怎样才能让它不那么可怕？

Answer 1

如果您查看get_mut的文档，您会发现它只是可能恰恰是因为可变引用确保没有其他引用或锁定它，不幸的是，对您来说，这意味着Mutex的get_ref只能通过采取可变引用，不过这只是人为限制的get_mut 。

对你来说不幸的是，因为Index只给你一个共享引用，你不能安全地获得对其内容的共享引用，所以你不能实现一个Index以便它索引到Mutex后面的东西。