2.5.6 嵌套借用与不变性

译文 · 基于 Learning Rust

嵌套借用与不变性

原文链接: https://quinedot.github.io/rust-learning/st-invariance.html

现在让我们考虑嵌套引用：

• &'medium &'long U 可以强制转换为 &'short &'short U
• &'medium mut &'long mut U 可以强制转换为 &'short mut &'long mut U……
  • ……但不能转换为 &'short mut &'short mut U

我们说 &mut T 在 T 上是不变的（invariant），这意味着 T 中的任何生命周期都完全不能改变（变长或变短）。在上面的例子中，T 是 &'long mut U，而 'long 不能被改变。

为什么不行？考虑这个例子：

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fn bar(v: &mut Vec<&'static str>) {
    let w: &mut Vec<&'_ str> = v; // 将此生命周期称为 'w
    let local = "Gottem".to_string();
    w.push(&*local);
} // `local` 在此处被销毁

如果允许 'w 比 'static 更短，那么在 bar 返回后，*v 中就会出现悬垂引用。

在使用引用时，你不可避免地会对协变性（covariance）产生直觉——因为外层生命周期很灵活——但最终会遇到不变性（invariance）很重要并导致借用检查错误的情况，因为它（必然地）灵活得多。这只是 Rust 学习经历的一部分。

再来看一个你可能遇到的嵌套引用的性质：

• 你可以从 &'short &'long U 得到 &'long U：
  • 直接把它复制出来就行！
• 但你不能通过对 &'short mut &'long mut U 解引用来得到 &'long mut U。
  • 你只能重借用一个 &'short mut U。
  • 有时可以通过交换或临时移出内部引用来获得 &'long mut U，例如使用 mem::swap、 mem::replace， 或 replace_with。参见可变切片迭代器示例。

原因同样是为了防止内存不安全。

此外，

• 你不能从 &'short &'long mut U 得到 &'long U 或任何 &mut U
  • 你只能重借用一个 &'short U

回想一下，一旦存在共享引用，就可能同时存在任意数量的副本。因此，只要外层共享引用存在（并可能被用来观察 U），内部的 &mut 就不能以可变或其他独占方式使用。

而一旦外层引用失效，内部的 &mut 就重新生效，必须再次独占，因此也不可能获得 &'long U。