为什么可以在不可变文件引用上实现读取操作？

Question

如果您查看 Read的文档, 大多数方法都接受一个&mut self. 这很有道理，因为从某个地方读取通常会更新内部偏移量，以便下一次读取返回不同的数据。但是，以下内容可以编译：

use std::io::Read;
use std::fs::File;

fn main() {
    let file = File::open("/etc/hosts").unwrap();
    let vec = &mut Vec::new();
    (&file).read_to_end(vec).unwrap();
    println!("{:?}", vec);
}

文件不可变，但数据肯定被读入了。这让我感到不正确。有人指出存在一个 impl<'a> Read for &'a File, 但似乎仍在改变不可变实例的事实仍然很奇怪。

- Shepmaster

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答案为什么我可以在引用上调用File.take()？是否已经解决了这个问题，或者您是在问为什么在&File上实现了Read？ - user395760

@delnan 这里的问题是：为什么 &file 就足够了？人们应该期望需要 &mut file。 - mdup

@delnan（我没有问这个问题，但）我认为这并不能回答这个问题。肯定还有其他的问题。read_to_end应该适用于&mut File或&mut &File，但(&file)都不是。 - fjh

@fjh：我相信a.read_to_end(vec)会调用Read::read_to_end(&mut a, vec)，也就是说该方法已经看到了&mut &file。 - kennytm

@delnan 这两个问题源于同一来源，但为了有一些有用的补充，我对“为什么”和“如何”在不可变引用上实现Read都很好奇，因此我已经调整了问题。 - Shepmaster

您IP地址为143.198.54.68，由于运营成本限制，当前对于免费用户的使用频率限制为每个IP每72小时10次对话，如需解除限制，请点击左下角设置图标按钮（手机用户先点击左上角菜单按钮）。 - xophos

Answer 1

正如 @kennytm 指出的那样，a.read_to_end(vec) 等价于 Read::read_to_end(&mut a, vec)，因此 (&file).read_to_end(vec) 展开为 Read::read_to_end(&mut &file, vec)。在后面的表达式中，&file 是一个新的临时值，类型为 &File。对于表达式（例如 &mut 42），我们可以取得可变引用，这没有任何问题。事实上，表达式是不可变值的引用并不重要，因为我们不能通过 &mut &T 实际改变该值。

关于为什么不需要将 File 设为可变的问题： File 基本上只是一个新型的文件描述符，即打开文件表中的索引，该表由操作系统管理。 read 和相关函数根本不会改变此描述符，这就是为什么不需要改变 File 的原因。当然，有一些变化正在发生，但这是由操作系统在其自己的数据结构上进行的，而不是在您的用户空间 Rust 代码中进行的。

- fjh

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在“变异[...]是由操作系统对其自己的数据结构进行处理，而不是在您的用户态 Rust 代码中进行处理”的情况下，给出一个+1。我曾认为有一个(不可变的)&File表示您的文件不会发生任何变化；但这个答案表明这并非如此，这在我看来很反直觉。也许这值得在文档中进行澄清。 - mdup

@mdup 或许最好我们把 File 当作某种 cell 来考虑。 - Shepmaster

@Shepmaster：是的，就像一个文件有自己内置的互斥锁一样。操作系统会负责它的同步。 - sellibitze