由於編譯器關於RefCell的特殊知識，是否出現此錯誤？

Question

fn works<'a>(foo: &Option<&'a mut String>, s: &'a mut String) {} 
fn error<'a>(foo: &RefCell<Option<&'a mut String>>, s: &'a mut String) {} 

let mut s = "hi".to_string(); 

let foo = None; 
works(&foo, &mut s); 

// with this, it errors 
// let bar = RefCell::new(None); 
// error(&bar, &mut s); 

s.len(); 

如果我把兩行與評論，會出現以下錯誤：

error[E0502]: cannot borrow `s` as immutable because it is also borrowed as mutable 
    --> <anon>:16:5 
    | 
14 |  error(&bar, &mut s); 
    |      - mutable borrow occurs here 
15 |  
16 |  s.len(); 
    | ^immutable borrow occurs here 
17 | } 
    | - mutable borrow ends here 

的works()和errors()的簽名看起來非常相似。但顯然編譯器知道你可以用RefCell作弊，因爲借用檢查器的行爲不同。

我甚至可以用我自己的另一種類型「隱藏」RefCell，但編譯器仍然總是做正確的事情（在可以使用RefCell的情況下會出錯）。編譯器如何知道所有這些東西，它是如何工作的？編譯器將類型標記爲「內部可變性容器」還是類似的東西？

Answer 1

RefCell<T>包含UnsafeCell<T>這是一個特殊的lang item。導致錯誤的是UnsafeCell。你可以用檢查：

fn error<'a>(foo: &UnsafeCell<Option<&'a mut String>>, s: &'a mut String) {} 

... 

let bar = UnsafeCell::new(None); 
error(&bar, &mut s); 

但誤差不會由於編譯器識別的UnsafeCell引入內部可變性，但是，一個UnsafeCell是invariant在T.其實，我們可以使用PhantomData重現錯誤：

struct Contravariant<T>(PhantomData<fn(T)>); 

fn error<'a>(foo: Contravariant<&'a i32>, s: &'a mut String) {} 

... 

let bar = Contravariant(PhantomData); 
error(bar, &mut s); 

甚至只是東西都在一生'a逆變或不變：

fn error<'a>(foo: Option<fn(&'a i32)>, s: &'a mut String) {} 

let bar = None; 
error(bar, &mut s); 

您無法隱藏RefCell的原因是因爲方差是通過結構的字段派生的。一旦你在某處使用了RefCell<T>，無論多深，編譯器都會計算出T是不變的。

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現在讓我們看看編譯器如何確定E0502錯誤。首先，重要的是要記住，編譯器必須在這裏選擇兩個特定的生命週期：表達式&mut s（'a）類型中的生命週期以及bar（我們稱之爲'x）類型的生命週期。兩者都是受限制的：前者的使用壽命'a必須小於s的範圍，否則我們最終會得到比原始字符串壽命更長的參考。 'x必須大於bar的範圍，否則我們可以通過bar訪問懸掛指針（如果某個類型具有生存期參數，則編譯器假定該類型可以訪問具有該生存期的值）。

有了這兩個基本的限制，編譯器經過以下步驟：

1. 類型bar是Contravariant<&'x i32>。
2. 的error函數接受的Contravariant<&'a i32>任何亞型，其中'a是&mut s表達的壽命。
3. 因此bar應的Contravariant<&'a i32>
4. Contravariant<T>亞型超過T逆變，即如果U <: T，則Contravariant<T> <: Contravariant<U>。
5. 因此，當&'x i32是超類型的&'a i32時可以滿足子類型關係。
6. 因此'x應短比'a，即'a應活得比'x。

類似地，對於不變量類型，所導出的關係是'a == 'x，以及用於convariant，'x會超越'a。現在

，這裏的問題是，壽命在類型bar生命直到範圍的端部（按上面提到的限制）：

let bar = Contravariant(PhantomData); // <--- 'x starts here -----+ 
    error(bar,        //       | 
      &mut s);       // <- 'a starts here ---+ | 
    s.len();        //      | | 
              // <--- 'x ends here¹ --+---+ 
              //      | 
              // <--- 'a ends here² --+ 
} 

// ¹ when `bar` goes out of scope 
// ² 'a has to outlive 'x 

在這兩個逆變和不變的情況下，'a會超越（或等於）'x表示語句s.len()必須包含在範圍內，從而導致借位錯誤。

只有在協變的情況下，我們可以做的'a短的射程比'x，讓s.len()被稱爲前的臨時對象&mut s被丟棄（意思是：在s.len()，s不再被認爲借）：

let bar = Covariant(PhantomData);  // <--- 'x starts here -----+ 
              //       | 
    error(bar,        //       | 
      &mut s);       // <- 'a starts here --+ | 
              //      | | 
              // <- 'a ends here ----+ | 
    s.len();        //       | 
}           // <--- 'x ends here -------+