理解 &mut &mut 引用的问题

Question

我正在学习this教程，但是我不太理解以下代码：

mail_account.serialize(&mut &mut account.data.borrow_mut()[..])?;

其中mail_account是一个结构体，.serialize()是从Borsh Serialize派生的方法。

另外需要注意的一点是account是来自solana_program创建的AccountInfo结构体，data的类型为：Rc<RefCell<&'a mut [u8]>>

作者解释代码如下：

你可能会注意到巧妙的&mut &mut account.data.borrow_mut()[..]表达式。 serialize()方法将可变u8切片的引用作为参数，borrow_mut()方法返回RefMut。我们无法将RefMut传递给期望切片的方法，因此我们获取RefMut的可变切片，该方法返回u8的可变切片

我理解的是，我们想将当前的mail_account结构体写入account.data，这就是为什么我们借用了对account.data的可变引用。但我不明白为什么重要添加[..]？我认为这与serialize()期望一个切片有关。

我也很难理解为什么在account.data.borrow_mut()[..]中添加&mut &mut会创建一个u8切片。这是如何转换为u8的？对我来说，它似乎只是向原始引用添加了额外的可变引用。（类型是如何从RefMut变为&[u32]的？）

- Craig

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相信 &mut *account.data.borrow_mut() 可以工作。 - Ibraheem Ahmed

@IbraheemAhmed，你能解释一下你的逻辑吗？ - Craig

Answer 1

所以，我猜你有多个问题：

1. 我不明白的是为什么要添加[..]？

2. 我也不太理解如何通过在account.data.borrow_mut()[..]中添加&mut &mut来创建u8切片。这是如何转换为u8的？

这些问题有点相互交织，正如在第一个问题的答案中所看到的。

问题1

当我们查看关于某些索引情况的文档时，我们可以看到，

account.data.borrow_mut()[..]

is sugar for

*(account.data.borrow_mut().index_mut(..))

为什么这是一个有效的表达式？

.. 是 RangeFull 的缩写。

RangeFull 对于 SliceIndex<[u8]> 有一个实现。

通过这个 全局实现，我们得到了一个 IndexMut<RangeFull> for [u8]，提供了

fn index_mut(&mut [u8], index: RangeFull) -> &mut [u8]

现在，其他答案和评论中提到的解引用强制转换和/或自动解引用开始生效。

account.data.borrow_mut().index_mut(..)

RefMut<&mut [u8]> 实现了 DerefMut，其中 Deref<Target = &mut [u8]> 是其超级特质。

&mut [u8] 通过 DerefMut 实现，其超级特质为 Deref<Target = [u8]>。

如 参考文献 中所述，编译器将对接收表达式进行重复解引用，以获取候选类型列表。它还会为每个从解引用中得出的类型添加引用类型和可变引用类型，并将其添加到候选类型列表中。从这些候选类型中选择一个提供要调用的方法。

1. 使用 account.data.borrow_mut() 的 RefMut<&mut [u8]>
2. &RefMut<&mut [u8]>
3. &mut RefMut<&mut [u8]>
4. 使用 *account.data.borrow_mut().deref_mut() 的 &mut [u8]
5. &&mut [u8]
6. &mut &mut [u8]
7. 使用 *(*account.data.borrow_mut().deref_mut()) 的 [u8]
8. &[u8]
9. &mut [u8]

(在第7个例子中，我们对指针类型 &mut [u8] 进行了解引用操作，因此没有使用 DerefMut Trait。)

这个列表中唯一一个提供 index_mut() 方法的类型是 &mut [u8]，通过 IndexMut<FullRange> 实现为 [u8]，因此选择 &mut [u8] 作为接收器类型。 index_mut() 的返回类型也是 &mut [u8]。

所以现在，我们可以理解，*(account.data.borrow_mut().index_mut(..)) 的类型是 [u8]。

因此：

问题2

&mut &mut account.data.borrow_mut()[..]

类型为&mut &mut [u8]。

补充

&mut [u8]具有Write实现，因此需要&mut &mut [u8]。

并且序列化。

pub fn serialize<W: Write>(&self, writer: &mut W) -> Result<()>

需要使用类型为&mut W的参数，其中W实现了Write。

对于实现Write的类型W的值的引用需要是可变的，因为我们想要跟踪类型为W的值中的实际写入位置。对于&mut [u8]的情况，我们只需更改引用以从基础切片的不同位置开始，因此我们需要一个可变引用来更改可变引用本身，而不仅仅是底层数据。

补充2

只需使用

mail_account.serialize(&mut *account.data.borrow_mut())?;

- typetetris

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在第4部分的自动解引用部分，*account...不是先解引用，然后我们再使用...().deref_mut()进行第二次解引用吗？为什么不只需要一次解引用就可以从RefMut <&mut [u8]>转换为&mut [u8]？我尝试打印account.data.borrow_mut().deref_mut()和*account.data.borrow_mut().deref_mut()的类型以理解，但对于这两个表达式都遇到了RefMut<'_, &mut [u8]>中找不到deref_mut（）的问题。 - Craig

哎呀，我没有使用std::ops::DerefMut，并且了解到deref_mut()实际上只是返回另一个引用。现在我得到了account.data.borrow_mut().deref_mut()的&mut &mut [u8]，我理解它是对切片的可变引用的可变引用。当我尝试*account.data.borrow_mut().deref_mut()时，我遇到了所有权错误：Cannot move out of a mutable reference. move occurs because value has type &mut [u8]。 - Craig

正如您在参考文献中所看到的，对于非指针类型，*v只是*std::ops::DerefMut::deref_mut(&mut v)。因此，解引用意味着使用deref_mut，但仍然将解引用运算符*应用于结果。而RefMut<_>则是一个非指针类型。 - typetetris

让t = *something;对于类型为&mut T的something意味着我们尝试获取由something引用的值的所有权（而不仅仅是借用）。 （除非T实现了Copy。）您可以使用*something来分配值并调用方法或者可能还有其他操作，但是您无法将其移出该值。 - typetetris

Answer 2

这种魔法叫做类型强制转换。你可以在这里或这里阅读相关内容。基本上，Rc<RefCell<&'a mut [u8]>>会被隐式转换为&mut [u8]。Rust的实现方式如下：

1. 使用.运算符时自动取消引用 - 当您调用.borrow_mut()时，Rc<RefCell<...>会被取消引用为RefCell<>。
2. borrow_mut返回类型为RefMut<T>的值，该类型实现了特质DerefMut<T>。
3. 方法.serialize以&mut [u8]作为参数，因此您不能仅使用&mut data.borrow_mut()调用它，因为它具有&mut RefMut<&mut [u8]>类型。
4. 在RefMut之前添加额外的&mut允许Rust编译器使用类型强制转换。看到类型&mut &mut RefMut<&mut [u8]>时，它可以自动将内部的&mut RefMut<T>转换为&mut T，因此您得到&mut &mut &mut [u8]。然后它可以重复这个过程两次，每次将&mut &mut转换为&mut。因此最终您将得到&mut [u8]。

更明确的做法是解引用RefMut：

&mut *account.data.borrow_mut()

它做的是同样的事情，但直接执行。

- Maxim Gritsenko

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不，这里没有发生解引用强制转换。这是作为方法查找的自动解引用，它是一种独特的机制。 - Sven Marnach

.serialize() 方法不接受 &mut [u8]，而是接受一个实现了 Write 特质的 &mut W。该特质已经被 &mut [u8] 实现，因此要传入 &mut W，您实际上需要 &mut &mut [u8]。(实际上，serialize() 方法应该直接接受一个 W)。 - Sven Marnach

额外的 &mut 与任何类型强制转换完全无关，最重要的是这里没有发生任何类型强制转换。 - Sven Marnach

@SvenMarnach 感谢您指出自动解引用的问题，这样我就可以重新调整我的代码了。 - typetetris