如何在沒有克隆的情況下更改對擁有值的引用？

Question

我正在練習閱讀本書時學到的 Rust 概念。 我已經能夠通過復制Box並將list分配給復制的框來迭代我的List枚舉，但直觀地說，我覺得必須有一種方法來“讓它指向行中的下一個指針”。

如果我嘗試在沒有bx.clone()的情況下執行此操作，例如： self.list = **bx ，我會得到“無法移出位於可變引用后面的**bx ”。 這意味着我需要擁有它，但我無法獲得擁有的bx ，因為當我在if let中取消引用它時，我需要將它作為參考移動。

是否可以或建議在不復制參考的情況下移動參考？

#[derive(Clone)]
enum List {
    Cons(u32, Box<List>),
    Nil,
}
struct ListHolder {
    list: List,
}

impl Iterator for ListHolder {
    type Item = u32;
    fn next(&mut self) -> Option<u32> {
        if let Cons(num, bx) = &mut self.list {
            let val = *num;
            self.list = *bx.clone(); // This is the key line
            Some(val)
        } else {
            None
        }
    }
}

use List::*;

fn main() {
    let list_inst = ListHolder {
        list: Cons(1, Box::new(Cons(2, Box::new(Cons(3, Box::new(Nil)))))),
    };
    for i in list_inst.into_iter() {
        println!("{}", i); // Prints 1, 2, 3 as expected
    }
}

Answer 1

我認為你的心理 model 的關鍵問題是你認為Box<T>只是一個指針。 Rust 引用（以及大多數智能指針，如Box<T> ）不僅是指針，而且是有效指針。 也就是說，沒有 null 引用，並且引用必須始終指向有效數據。

當我們嘗試做self.list = **bx; ，我們將數據從bx移動到self.list 。 但是， bx不擁有其數據。 當可變借用bx結束時，實際所有者將持有無效數據。

那么我們該怎么辦？ 最簡單的方法是有時被稱為瓊斯的技巧，我們將bx中的數據切換為一些虛擬值。 現在bx中數據的實際所有者將不會持有無效數據。 那么我們該怎么做呢？ 這是 function std::mem::replace的權限，它接受一個可變引用和一個值，並用該值替換可變引用后面的數據，返回之前可變引用后面的內容（包括所有權。）。 這正是我們想要在這里使用self.list = std::mem::replace(&mut **bx, List::Nil)做的事情。 同樣， List::Nil只是一些虛擬數據； 任何List都將完全一樣。

enum List {
    Cons(u32, Box<List>),
    Nil,
}
struct ListHolder {
    list: List,
}

impl Iterator for ListHolder {
    type Item = u32;
    fn next(&mut self) -> Option<u32> {
        if let Cons(num, bx) = &mut self.list {
            let val = *num;
            self.list = std::mem::replace(&mut **bx, List::Nil); // This is the key line
            Some(val)
        } else {
            None
        }
    }
}

use List::*;

fn main() {
    let list_inst = ListHolder {
        list: Cons(1, Box::new(Cons(2, Box::new(Cons(3, Box::new(Nil)))))),
    };
    for i in list_inst.into_iter() {
        println!("{}", i); // Prints 1, 2, 3 as expected
    }
}

（操場）

為了稍微更慣用一點，我們可以簡單地使用bx.as_mut()來代替&mut **bx從框中獲取可變引用。 此外，對list_inst的into_iter調用是不必要的，因為ListHolder已經實現了Iterator所以它不需要變成一個。 您可能還想知道num和val以及為什么我們仍然必須為此創建一個臨時變量。

原因是這個值仍然只是一個參考，我們沒有擁有對所有者 ( self.list ) 的訪問權限。 這意味着我們必須復制它才能返回。 u32實現了Copy所以這不是一個真正的問題，但是如果你試圖使鏈表在其元素的類型上是通用的，它根本就行不通。 let val = *num; 是我們以前做不到的那種“搬出借來的內容”。

解決方案是使用std::mem::replace不僅獲得bx背后數據的所有權，而且獲得整個列表的所有權。 因此，如果我們在解構之前使用std::mem::replace(&mut self.list, List::Nil) ， self.list將被替換為虛擬值，我們將擁有實際列表的所有權，包括值和列表的尾部。 這也意味着我們可以只擁有self.list = *bx ，我相信你最初想要的。

impl Iterator for ListHolder {
    type Item = u32;
    fn next(&mut self) -> Option<u32> {
        if let Cons(num, bx) = std::mem::replace(&mut self.list, List::Nil) {
            self.list = *bx;
            Some(num)
        } else {
            None
        }
    }
}

（操場）

結果是現在您可以毫不費力地使列表通用。

如果你想了解更多關於 Rust 的所有權 model 如何影響鏈表的實現，你可以做的最好的系列是學習 Rust With Entirely Too Many Linked Lists 。 該系列詳細介紹了此處的所有內容以及許多變體。