为什么借用的HashMap的键和值是通过引用而不是值访问的？

Question

我有一个函数，它接受了一个借用的 HashMap，我需要通过键访问值。为什么键和值是按引用传递而不是按值传递呢？

我的简化代码：

fn print_found_so(ids: &Vec<i32>, file_ids: &HashMap<u16, String>) {
    for pos in ids {
        let whatever: u16 = *pos as u16;
        let last_string: &String = file_ids.get(&whatever).unwrap();

        println!("found: {:?}", last_string);
    }
}

• 为什么我必须将键指定为引用，即使用 file_ids.get(&whatever).unwrap() 而不是 file_ids.get(whatever).unwrap()？

• 据我所知，last_string 必须是 &String 类型，即 借用字符串，因为拥有该集合的是借用状态。这样理解对吗？

• 与上面一点类似，我是否正确地认为 pos 的类型是 &u16，因为它从 ids 中获取了借用值？

- stej

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好的，明白了。作为来自其他开发领域的人，有时候这个符号&对我来说更清晰一些。 - stej

Answer 1

考虑将参数作为引用或值传递的语义：

• 作为引用：没有所有权转移。被调用的函数仅借用参数。

• 作为值：被调用的函数拥有参数的所有权，并且调用者不能再使用它。

由于函数 HashMap::get 不需要拥有键的所有权来查找元素，因此选择了更不限制的传递方法：通过引用。

此外，它不返回元素的值，只返回一个引用。如果它返回值，那么 HashMap 内部的值将不再属于 HashMap，因此将来将无法访问。

- JDemler

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简而言之：因为它最便宜。 - Matthieu M.

明白了，谢谢。最让我困惑的是 &whatever。我本来以为简单的 u16 可以通过值进行复制（这甚至可能比将 64 位值作为指针复制更高效）。 - stej

@stej 一个 u16 可以通过值进行复制。然而，由于 HashMap 是泛型的，它被构建为对其他不可复制类型有用。如果需要，您可以始终复制/克隆引用以获取 u16。 - Shepmaster

Answer 2

简而言之：Rust不是Java。

Rust可能具有高级结构和数据结构，但本质上它是一种低级语言，正如其指导原则之一所示：“你不必为你不使用的付出代价”。

因此，该语言及其库将尽可能地试图消除任何不必要的成本，例如不必要地分配内存。

案例1: 按值获取键。

如果键是String，这意味着为每个查找分配（和释放）内存，当你可以使用仅分配一次的本地缓冲区。

案例2: 按值返回。

按值返回意味着：

• 您从容器中删除条目以将其提供给用户。
• 您复制容器中的条目以将其提供给用户。

后者显然效率低下（复制意味着分配），前者意味着如果用户想要在另一个插入中将值返回，则必须再次进行插入，这意味着查找等等...同样效率低下。

总之，在这种情况下按值返回是低效的。

因此，就效率而言，Rust在实际操作中传递和按值返回。

- Matthieu M.

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谢谢您的评论。我已经多次阅读有关所有权的内容，但有时候它并没有完全理解；因此更多的信息是很有用的。 - stej

Answer 3

虽然当键是时，这似乎不太有用，但思考一下如果键更复杂，比如一个String。

在这种情况下，通过值获取键通常意味着每次查找都需要分配和初始化一个新的String，这将是昂贵的。

- Chris Emerson