Rust为什么允许对可变变量进行不可变引用？

Question

[我正在研究Rust Book，对第4章中的清单感到惊讶：

fn main() {
    let mut s = String::from("hello");

    let r1 = &s;
    let r2 = &s;
    let r3 = &mut s;
    println!("{}, {}, and {}", r1, r2, r3);
}

为什么Rust不允许对可变变量进行不变的引用？这似乎会削弱安全保证。如果我有一个可变的变量，并且将不可变的引用传递给某些线程，则这些线程假定值不会更改，但是我可以通过原始变量来对该值进行更改。

我还没有到达线程，但是发现这个奇怪，在这种情况下，与C ++没什么不同：

void doNotChangeMyString(const std::string& myConstString) {
  // ... assume that myConstString cannot change and use it on a thread
  // return immediately even though some worker thread is still
  // using myConstString
}

void main() {
    std::string s = "hello" // not const!
    doNotChangeMyString(s);
    s = "world"; // oops
}

Answer 1

项目的可变性本质上是rust变量名称的一部分。以下面的代码为例：

let mut foo = String::new();
let foo = foo;
let mut foo = foo;

[foo突然变得不可变，但这并不意味着前两个foo不存在。

另一方面，可变引用附加到对象的生存期，因此是类型绑定的，并且将存在其自身的生存期，如果没有访问原始对象，将不允许任何形式的访问通过参考。

let mut my_string = String::new();
my_string.push_str("This is ok! ");
let foo: &mut String = &mut my_string;
foo.push_str("This goes through the mutable reference, and is therefore ok! ");
my_string.push_str("This is not ok, and will not compile because `foo` still exists");
println!("We use foo here because of non lexical lifetime: {:?}", foo);

my_string.push_str的第二次调用将不会编译，因为此后可以使用foo（在这种情况下，可以保证使用）。

您的特定问题要求类似以下内容，但您甚至不需要多线程即可对此进行测试：

fn immutably_use_value(x: &str) {
    println!("{:?}", x);
}

let mut foo = String::new();
let bar = &foo; //This now has immutable access to the mutable object.
let baz = &foo; //Two points are allowed to observe a value at the same time. (Ignoring `Sync`)
immutably_use_value(bar); //Ok, we can observe it immutably
foo.push_str("Hello world!"); //This would be ok... but we use the immutable references later!
immutably_use_value(baz);

This does not compile.如果您可以注释生命周期，它们看起来将类似于以下内容：

let mut foo = String::new();  //Has lifetime 'foo
let bar: &'foo String = &foo; //Has lifetime 'bar: 'foo
let baz: &'foo String = &foo; //Has lifetime 'baz: 'foo
//On the other hand:
let mut foo = String::new();          //Has lifetime 'foo
let bar: &'foo mut String = &mut foo; //Has lifetime 'bar: mut 'foo
let baz: &'foo mut String = &mut foo; //Error, we cannot have overlapping mutable borrows for the same object!

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一些补充说明：

• 由于NLL，将编译以下代码：

  let mut foo = String::new();
  let bar = &foo;
  foo.push_str("Abc");
  

  因为可变使用bar后未使用foo。

• 您提到线程，它有其自身的约束和特征：

  Send特性将使您可以跨线程授予变量的所有权。

  Send特性将允许您跨线程共享对变量的引用。只要原始线程在借用期间不使用该对象，这将包括可变引用。

  一些示例：

  • 类型Sync为Sync，它可以跨线程发送并在线程之间共享
  • 类型T为Send + Sync，它可以在线程之间共享，但不能在线程之间发送。一个示例是只能在原始线程上销毁的窗口句柄。
  • 类型T为!Send + Sync，它可以跨线程发送，但不能在线程之间共享。一个示例是T，由于它不使用原子（多线程安全组件），因此只能在单个线程上使用其运行时借用检查。
  • Send + !Sync类型为RefCell，它只能存在于创建它的线程上。一个示例是RefCell，它无法跨线程发送其自身的副本，因为它无法原子计数引用（请看T来做到这一点），并且由于它没有生命周期，因此无法在跨线程发送时强制其自身的单个副本存在线程边界，因此不能跨线程发送。