为什么Rust生命周期会在循环中破坏可变引用？

Question

为什么Rust生命周期会在循环中破坏可变引用？

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在尝试重构一个本来运行良好的Rust应用程序时，我尝试将循环的内容分离到一个新函数中。然而，在这个新的重构出的函数中，我需要传递一个必须是可变的、通过引用传递的参数。突然间，仅仅因为可变引用传递的原因，绝对能够内联工作的代码就崩溃了。

我的问题是：有人可以解释一下为什么这个“简单”的更改不能使用吗？（即将未改变的代码重构成一个新函数）

我有一个最小化的问题演示，以及一些工作比较。以下是该代码的错误：

error[E0499]: cannot borrow `str_to_int` as mutable more than once at a time
  --> src/main.rs:30:22
   |
30 |         get_key(key, &mut str_to_int);
   |                      ^^^^^^^^^^^^^^^ `str_to_int` was mutably borrowed here in the previous iteration of the loop

示例代码：

use std::collections::BTreeMap;

fn get_int (
    key: u32,
    values: &mut BTreeMap<u32, u32>,
) -> &u32 {
    values.entry(key).or_insert_with(|| { 1 })
}

fn get_key<'a> (
    key: &'a str,
    values: &'a mut BTreeMap<&'a str, u32>,
) -> &'a u32 {
    values.entry(key).or_insert_with(|| { 1 })
}

fn main() {
    let mut int_to_int = BTreeMap::new();
    for key in vec![1,2] {
        get_int(key, &mut int_to_int);
    }

    let mut str_to_int_inline = BTreeMap::new();
    for key in vec!["a","b"] {
        str_to_int_inline.entry(key).or_insert_with(|| { 1 });
    }

    let mut str_to_int = BTreeMap::new();
    for key in vec!["a","b"] {
        get_key(key, &mut str_to_int);
    }
}

注意第一个循环（`int_to_int`）与第三个循环（`str_to_int`）除了键的数据类型外完全相同--即键不是引用，因此不需要指定生命周期。第二个循环（`str_to_int_inline`）与第三个循环（`str_to_int`）的行为相同，但是行为是内联的而不是在一个单独的函数中。

有许多相关的问题和博客涉及此主题，但它们似乎更具体地关注特定版本的问题，我想知道更一般的解释（根据我的当前理解）。如果答案已经在这些链接中了，我将很乐意标记此问题为重复。

相关问题：

我读到的一些内容还提到了https://github.com/rust-lang/polonius，似乎也可以在未来使其工作--你有什么想法吗？

- Rogus

问题确实在于生命周期。你返回的关键字有效，直到所有具有生命周期 'a 的内容都被删除。你能分离出 key 和 value 参数的生命周期吗？你的 key 的生命周期与你的映射和返回值相同，这会使得你的返回值一直存在，直到 vec!["a", "b"] 被删除，而这只会发生在 main() 结束时。 - MeetTitan

不要在这里责怪Rust借用检查器，也不要指望Polonius。现在有一些无法表达的模式，但这种情况是生命周期注释错误的结果。 - Chayim Friedman

你可以使用 polonius-the-crab crate。 - chabapok

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Chayim Friedman · Accepted Answer

你的问题非常简单：你错误地指定了get_key()的生命周期。

正确并且有效的版本是：

fn get_key<'a, 'b>(key: &'a str, values: &'b mut BTreeMap<&'a str, u32>) -> &'b u32 {
    values.entry(key).or_insert_with(|| 1)
}

也许你已经猜到发生了什么。

因为你在HashMap本身和它的键中都使用了'a，这意味着你需要借用HashMap的时间与键的生命周期-'static一样长。这意味着两件事：

你需要一个&'static mut HashMap，而你没有。
在循环的第一次迭代中，你为'static借用了HashMap，然后在下一次迭代中再次借用它，而它仍然被借用（因为它被借用了'static）。这个错误掩盖了第一个错误，有些错误地隐藏了起来，并且是编译器发出的唯一错误。

通常，在可变引用中两次使用相同的生命周期几乎总是错误的（共享引用更容忍，因为它们在其类型上是协变的）。