滿足Rust借用檢查器與結構

Question

我在學習Rust，正如你所想象的那樣，借用檢查器是我最大的對手。所以這裏是我的設置，它是遊戲戰艦的一種箱子。遊戲基於Battlefield結構，它由Cell組成。 A Cell可以引用Ship，並且Ship具有所引用的所有Cell的向量，因此它是雙向只讀關係。

pub struct Battlefield<'a> { 
    cells: Vec<Vec<Cell<'a>>>, 
} 

#[derive(Debug, PartialEq)] 
pub struct Cell<'a> { 
    ship: Option<&'a Ship<'a>> 
} 

#[derive(Debug, PartialEq)] 
pub struct Ship<'a> { 
    length: usize, 
    cells: Vec<&'a Cell<'a>>, 
} 

我的問題是Battlefield的place_ship功能：

impl<'a> Battlefield<'a> { 
    pub fn place_ship(&mut self, 
         ship: &'a mut Ship, 
         x: usize, 
         y: usize, 
         orientation: Orientation) 
         -> PlaceResult { 
     // check ship placement in bounds 
     // check affected cells are free 
     // set cells' ship ref to ship 
     // add cell refs to ship's cells field 
    } 
} 

這對我來說很有意義，我不認爲這裏有一個所有權的問題，但我錯了，看來：

#[cfg(test)] 
mod tests { 
    use super::{Battlefield, X, Y}; 
    use super::Orientation::*; 
    use super::super::ship::Ship; 

    #[test] 
    fn assert_ship_placement_only_in_bounds() { 
     let mut ship = Ship::new(3); 
     let mut bf = Battlefield::new(); 

     assert_eq!(Ok(()), bf.place_ship(&mut ship, 0, 0, Horizontal)); 
     assert_eq!(Ok(()), bf.place_ship(&mut ship, 5, 5, Vertical)); 
    } 
} 

src/battlefield.rs:166:47: 166:51 error: cannot borrow `ship` as mutable more than once at a time [E0499] 
src/battlefield.rs:166   assert_eq!(Ok(()), bf.place_ship(&mut ship, 5, 5, Vertical)); 
                   ^~~~ 
src/battlefield.rs:165:47: 165:51 note: first mutable borrow occurs here 
src/battlefield.rs:165   assert_eq!(Ok(()), bf.place_ship(&mut ship, 0, 0, Horizontal)); 
                   ^~~~ 

我知道這只是一個簡短的摘錄，但整個代碼太多，張貼在這裏。 project can be found here（標準搭建'貨運'）。

Answer 1

從Battlefield::place_ship的簽名開始，編譯器必須假設該函數可能會在self（Battlefield<'a>對象）中存儲對ship的可變引用。這是因爲您將ship參數的生命週期與生命週期參數Battlefield鏈接在一起，編譯器僅查看結構的高級接口，以使看起來相同的所有結構表現相同（否則，添加一個字段添加到結構中，即使所有字段都是私人的，也可能是一個重大改變！）。

如果您將ship的聲明從ship: &'a mut Ship更改爲ship: &mut Ship<'a>，您會看到錯誤消失（如果方法的主體不對該參數執行任何操作）。但是，如果您嘗試在Cell的ship字段中存儲該指針的副本，則此操作將不再起作用，因爲現在編譯器無法證明Ship的存活時間足夠長。

你會一直遇到與生命期有關的問題，因爲你試圖做的事情不會對簡單的引用起作用。現在，您在Battlefield,Cell和Ship的定義中存在一個矛盾：您聲明Battlefield擁有Cell s，其參考文獻Ship s超過Battlefield。但是，與此同時，您聲明的Ship參考文獻Cell s比Ship長。這將工作的唯一方法是如果您聲明Battlefield和Ship s 在相同的let語句（因爲編譯器將分配相同的生命期所有值）。

let (mut ship, mut bf) = (Ship::new(3), Battlefield::new()); 

您還需要改變&mut self到&'a mut self到Cell從self分配給Ship。但是，只要您撥打place_ship，您將最終鎖定Battlefield，因爲編譯器會假設Battlefield可能會存儲對其自身的可變引用（可以這樣做，因爲它將自身作爲參數採用可變引用！ ）。

更好的方法是使用reference counting而不是簡單的參考結合interior mutability而不是明確的可變性。引用計數意味着你不必處理生命週期（儘管這裏你必須打破weak pointers的週期以避免內存泄漏）。內部可變性意味着您可以傳遞不可變引用而不是可變引用;這將避免cannot borrow x as mutable more than once編譯器錯誤，因爲根本沒有可變借入。