【Rust中级教程】1.10. 引用及内部可变性（简单回顾）：引用、内部可变性、 ...

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这篇文章只对全部权举行简单回顾，想要看完备的全部权系统叙述见【Rust自学】专栏的第15章的文章。

1.10.1. 引用

通过引用，Rust允许将值借用出去，但不放弃全部权。
引用就是带有附加合约的指针。Rust中一共有两种引用类型。
1. 共享的引用

共享的引用，又叫不可变的引用，Rust中写作&T，其中T指代类型。
它的特点在一可以同时（大概叫在同一作用域内）存在恣意数量的引用指向同一个值。每个共享的引用都实现了Copy trait。
共享引用背后的值不可变。编译器允许假定共享引用指向的值，在该引用存货期间是不会改变的。
举个例子：一个共享引用的值在某函数内被多次读取，那编译器就有权让其只读取一次，然后重用读取的值。
2. 可变引用

与不可变引用相对的就是可变引用，在Rust中写作&mut T。
可变引用是独占的，意味着在一个作用域内只能有一个可变引用，不能出现第二个可变引用或恣意数量的共享引用。所以不可变引用没有实现Copy trait。
编译器会假定没有其它线程访问可变引用所指向的类型（无论是通过共享引用照旧可变引用）。
1.10.2. 拥有值 vs. 拥有到值的可变引用

全部者必要对删除值（丢弃值）负责，除此之外两者的作用基本一样。
注意：如果你移动了可变引用背后的值，则必须在其位置上留下另一个值。如果不这样做，全部者会认为它必要将其删除（丢弃），但其实却没有值可以删除了，导致未定义行为或编译错误。
看个例子：

1. fn main() {
2.     let mut s = String::from("Hello");
3.     let r = &mut s;
5.     let t = *r;  // 试图移动 r 所指向的值
6.     println!("{}", r);  // r 变成了悬垂引用
7. }

复制代码

输出：

1. error[E0507]: cannot move out of `*r` which is behind a mutable reference

复制代码

我们来梳理一下过程：

• r是 s的可变引用，而 *r的操作试图移动这个值（String类型没有实现Copy trait，意味着s会失去数据）
  
• 由于s仍旧存在，当s作用域结束时，Rust期望可以正常开释它的内存
  
• 但s已经被移动走了，导致Rust不知道该怎样正确开释它，从而引发编译错误
  

正确的做法：

1. fn main() {
2.     let mut s = String::from("Hello");
3.     let r = &mut s;
5.     let t = std::mem::replace(r, String::new()); // 用空字符串替换原值
6.     println!("{}", t);  // "Hello"
7.     println!("{}", s);  // ""
8. }

复制代码

1.10.3. 内部可变性

一些类型提供了内部可变性，这些类型可以通过共享引用修改值。
这些类型通常依赖于额外的机制（如原子CPU指令）或稳定量来提供安全的可变形，而不依赖于独占引用的语义。
内部可变性分为两类：

• 通过共享引用得到可变引用:Mutex、RefCell（这两者在【Rust自学】专栏的第15章的文章中都介绍过）
  这类类型提供了保障机制——如果对某个值提供了可变引用，那么同时（大概叫在同一作用域下）只会存在一个可变引用，而且没有共享引用。这种功能依赖于UnsafeCell类型，通过共享引用修改值的唯一正确方式。
  
• 通过共享引用可以更换值:std::sync::atomic、std::cell::Cell
  这类类型没有提供可变引用到内部的值，但是提供了就地操作值的方法——比如说更换/读取一个值。例如：无法得到到usize或i32的直接引用，但是可以读取和更换值。
  

1.10.4. Cell类型

Cell类型来自于尺度库，它通过稳定量实现内部可变性。

• Cell类型无法跨线程共享，由于内部值不会被并发地修改，即使通过共享引用发生修改
  
• 不会提供到Cell内部的值的引用（所以可以一直移动它）
  

Cell提供的方法：

• 对值整体更换（也就是所谓的就地操作）
  
• 返回值的副本（也就是读取）
  

1. set(value): 更换值

1. use std::cell::Cell;
3. fn main() {
4.     let x = Cell::new(10);  // 创建一个 `Cell`，存储 10
6.     x.set(20);  // 替换内部值
8.     println!("Updated value: {}", x.get()); // 输出 20
9. }

复制代码

• set(value)用新值更换Cell内部的值
  

2. get():返回值的副本

1. use std::cell::Cell;
3. fn main() {
4.     let x = Cell::new(5);
5.     let y = x.get(); // 获取 `x` 内部的副本
6.     println!("Value: {}", y); // 输出 5
7. }

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• get()不会返回内部值的引用，而是返回值的副本（实用于实现Copy trait 的类型）。
  
• 实用于i32、bool等实现Copy trait 的类型。
  

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