如何创建一个全局的，可变的单例？

Question

在系统中只创建一个实例的结构创建和使用的最佳方法是什么？是的，这是必要的，它是OpenGL子系统，制作多个副本并将其传递到各处会增加混乱，而不是减轻它。

单身人士需要尽可能高效。似乎不可能在静态区域上存储任意对象，因为它包含带有析构函数的Vec。第二个选项是在静态区域存储（不安全）指针，指向堆分配的单例。什么是最方便和最安全的方法，同时保持语法简洁。

Answer 1

非答案答案

一般避免全球状态。相反，尽早在某处构建对象（可能在main中），然后将对该对象的可变引用传递到需要它的地方。这通常会使您的代码更易于推理，并且不需要向后弯曲。

在决定你想要全局可变变量之前，先在镜子里仔细看看。在极少数情况下它很有用，所以这就是为什么它值得知道怎么做。

还想做一个......？

Using lazy-static

lazy-static箱子可以带走一些创造单身人士的苦差事（下图）。这是一个全局可变向量：

#[macro_use]
extern crate lazy_static;

use std::sync::Mutex;

lazy_static! {
    static ref ARRAY: Mutex<Vec<u8>> = Mutex::new(vec![]);
}

fn do_a_call() {
    ARRAY.lock().unwrap().push(1);
}

fn main() {
    do_a_call();
    do_a_call();
    do_a_call();

    println!("called {}", ARRAY.lock().unwrap().len());
}

如果你删除Mutex然后你有一个没有任何可变性的全局单例。

A special case: atomics

如果您只需要跟踪整数值，则可以直接使用atomic：

use std::sync::atomic::{AtomicUsize, Ordering};

static CALL_COUNT: AtomicUsize = AtomicUsize::new(0);

fn do_a_call() {
    CALL_COUNT.fetch_add(1, Ordering::SeqCst);
}

fn main() {
    do_a_call();
    do_a_call();
    do_a_call();

    println!("called {}", CALL_COUNT.load(Ordering::SeqCst));
}

Manual, dependency-free implementation

这是the Rust 1.0 implementation of stdin的重点。您还应该看看io::Lazy的现代实现。我已经评论了每行的内容。

use std::sync::{Arc, Mutex, Once, ONCE_INIT};
use std::time::Duration;
use std::{mem, thread};

#[derive(Clone)]
struct SingletonReader {
    // Since we will be used in many threads, we need to protect
    // concurrent access
    inner: Arc<Mutex<u8>>,
}

fn singleton() -> SingletonReader {
    // Initialize it to a null value
    static mut SINGLETON: *const SingletonReader = 0 as *const SingletonReader;
    static ONCE: Once = ONCE_INIT;

    unsafe {
        ONCE.call_once(|| {
            // Make it
            let singleton = SingletonReader {
                inner: Arc::new(Mutex::new(0)),
            };

            // Put it in the heap so it can outlive this call
            SINGLETON = mem::transmute(Box::new(singleton));
        });

        // Now we give out a copy of the data that is safe to use concurrently.
        (*SINGLETON).clone()
    }
}

fn main() {
    // Let's use the singleton in a few threads
    let threads: Vec<_> = (0..10)
        .map(|i| {
            thread::spawn(move || {
                thread::sleep(Duration::from_millis(i * 10));
                let s = singleton();
                let mut data = s.inner.lock().unwrap();
                *data = i as u8;
            })
        })
        .collect();

    // And let's check the singleton every so often
    for _ in 0u8..20 {
        thread::sleep(Duration::from_millis(5));

        let s = singleton();
        let data = s.inner.lock().unwrap();
        println!("It is: {}", *data);
    }

    for thread in threads.into_iter() {
        thread.join().unwrap();
    }
}

打印出：

It is: 0
It is: 1
It is: 1
It is: 2
It is: 2
It is: 3
It is: 3
It is: 4
It is: 4
It is: 5
It is: 5
It is: 6
It is: 6
It is: 7
It is: 7
It is: 8
It is: 8
It is: 9
It is: 9
It is: 9

此代码使用Rust 1.23.0编译。 Stdin的实际实现使用一些不稳定的特性来尝试释放分配的内存，而这些代码没有。

真的，你可能想让SingletonReader实现Deref和DerefMut，这样你就不必戳入对象并自己锁定它。

所有这些工作都是lazy-static为您所做的。

The meaning of "global"

请注意，您仍然可以使用正常的Rust范围和模块级隐私来控制对static或lazy_static变量的访问。这意味着您可以在模块中或甚至在函数内部声明它，并且它将无法在该模块/函数之外访问。这有利于控制访问：

use lazy_static::lazy_static; // 1.2.0

fn only_here() {
    lazy_static! {
        static ref NAME: String = String::from("hello, world!");
    }

    println!("{}", &*NAME);
}

fn not_here() {
    println!("{}", &*NAME);
}

error[E0425]: cannot find value `NAME` in this scope
  --> src/lib.rs:12:22
   |
12 |     println!("{}", &*NAME);
   |                      ^^^^ not found in this scope

但是，变量仍然是全局变量，因为整个程序中存在一个变量实例。