在Rust中引用包含的结构体（并调用其方法）

Question

编辑注：此代码示例来自 Rust 1.0 之前的版本，不是符合语法的 Rust 1.0 代码。更新后的代码会产生不同的错误，但答案仍包含有价值的信息。

我正在尝试在 Rust 中编写一个容器结构，其中它的元素还存储对包含容器的引用，以便它们可以调用容器上的方法。据我所知，我需要通过 Rc> 来实现这一点。这正确吗？

到目前为止，我已经有了类似以下的东西：

struct Container {
  elems: ~[~Element]
}

impl Container {
  pub fn poke(&mut self) {
    println!("Got poked.");
  }
}

struct Element {
  datum: int,
  container: Weak<RefCell<Container>>
}

impl Element {
  pub fn poke_container(&mut self) {
    let c1 = self.container.upgrade().unwrap(); // Option<Rc>
    let mut c2 = c1.borrow().borrow_mut(); // &RefCell
    c2.get().poke();
//    self.container.upgrade().unwrap().borrow().borrow_mut().get().poke();
//    -> Error: Borrowed value does not live long enough * 2
  }
}

fn main() {
  let container = Rc::new(RefCell::new(Container{ elems: ~[] }));
  let mut elem1 = Element{ datum: 1, container: container.downgrade() };
  let mut elem2 = Element{ datum: 2, container: container.downgrade() };
  elem1.poke_container();
}

我感觉我在这里还少了些什么。在poke_container中访问Rc<RefCell<T>>的内容真的这么困难吗？或者我是在错误地解决问题吗？

最后，假设方法正确，如果我为Container编写一个add方法，以便它可以填充Element中的container字段（假设我将该字段更改为Option<Rc<RefCell<T>>>），我不知道如何从&mut self创建另一个Rc。

- Kolja

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顺便说一句，完全没有必要使用~[~Element]代替~[Element]。 - Vladimir Matveev

@Vladimir 确实，谢谢，但在我的实际代码中 Element 是一个 trait，所以我认为在这种情况下不能省略 ~。 - Kolja

是的，你说得对，在那种情况下你需要使用~。至于问题，我不知道如何简化访问Rc盒子内容的方式。现在就是这样工作的。希望当真正的Gc到来时会更简单（因此不需要Weak包装器），并且当可重写解引用可用时（无需额外的borrow()和borrow_mut()调用）也会更简单。 - Vladimir Matveev

好的，谢谢回答。我现在正在考虑使用原始指针来引用容器，因为我知道它将至少存在于元素存在的时间内（程序中只有一个，并且它的生命周期与 main 相同）。不过我会关注 Gc 的发展情况。 - Kolja

Answer 1

长串的方法调用对我来说实际上没有任何更改就在主分支上工作了，因为“r-values”的生命周期（例如函数调用的结果）已经发生了变化，使得临时返回值持续到语句结束，而不是下一个方法调用结束（这似乎是旧规则的工作方式）。正如弗拉基米尔所暗示的那样，可重载的解引用可能会将其减少到。

self.container.upgrade().unwrap().borrow_mut().poke();

无论如何，“变异”共享所有权在Rust中的编写都会比单一所有权代码或不可变共享所有权代码更加困难（略微困难），因为这种代码很容易导致内存不安全（而内存安全是 Rust 的核心目标）。

更好的选择取决于您的具体需求。如果您可以使用单个所有者模型，那么这通常是最简单和最安全的选择。但是，如果您需要多个所有者，那么您需要在安全性和灵活性之间进行权衡，并决定哪个方案最适合您的用例。

- huon