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为什么可以从函数返回一个字面值的可变引用？

rustborrow-checker
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《Rustonomicon》 的最新版本包含以下示例代码：

use std::mem;

pub struct IterMut<'a, T: 'a>(&'a mut [T]);

impl<'a, T> Iterator for IterMut<'a, T> {
    type Item = &'a mut T;

    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
        let slice = mem::replace(&mut self.0, &mut []);
        if slice.is_empty() {
            return None;
        }

        let (l, r) = slice.split_at_mut(1);
        self.0 = r;
        l.get_mut(0)
    }
}

我对这行特别困惑：
let slice = mem::replace(&mut self.0, &mut []);
//                                    ^^^^^^^

这个借用怎么检查？如果这是一个不可变借用，RFC 1414 表示 [] rvalue 应该具有 'static 生命周期，这样不可变借用就可以进行借用检查，但是示例显示了一个可变借用！似乎有两种可能情况：

  • 要么 [] 是一个临时变量（以便可以进行可变使用），在这种情况下它将没有 'static 生命周期，因此不应进行借用检查；
  • 或者 [] 具有 'static 生命周期，因此不应该出现可变借用（因为我们在进行借用时不保证独占访问权），也不应进行借用检查。

我漏掉了什么？

相关：

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好的，所以[]是一个字面量，因此是静态分配的，我猜这可能是其中的一部分。但是为什么我们能够对常见结构取可变引用呢？可变引用应该是排他的... - Aidan Cully
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答案的另一部分似乎是零大小类型允许可变引用。引用 rfc1414："...只有对于零大小类型，别名可变引用才是安全的（因为您从不为它们解引用指针）"。 - Aidan Cully
@Shepmaster 我认为这是与原始问题不同的问题，我已经重新编写以使其更清晰。我不确定我之前的评论是否准确反映了当前状态（我从rfc1414引用的文本表明，在该RFC的扩展中可以改进零大小类型的处理），因此可能需要更权威的回答。 - Aidan Cully
1个回答
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TL;DR: 编译器对空数组进行了特殊处理，这是安全的，因为您永远无法引用零长度数组的指针，所以不存在可能的可变别名。

RFC 1414，rvalue静态提升，讨论了将值提升为static值的机制。它还有一节关于可变引用的可能扩展（我加粗了）：

It would be possible to extend support to &'static mut references, as long as there is the additional constraint that the referenced type is zero sized.

This again has precedence in the array reference constructor:

// valid code today
let y: &'static mut [u8] = &mut [];

The rules would be similar:

  • If a mutable reference to a constexpr rvalue is taken. (&mut <constexpr>)
  • And the constexpr does not contain a UnsafeCell { ... } constructor.
  • And the constexpr does not contain a const fn call returning a type containing a UnsafeCell.
  • And the type of the rvalue is zero-sized.
  • Then instead of translating the value into a stack slot, translate it into a static memory location and give the resulting reference a 'static lifetime.

The zero-sized restriction is there because aliasing mutable references are only safe for zero sized types (since you never dereference the pointer for them).

从这里我们可以看出，在编译器中，对于空数组的可变引用目前是特殊处理的。在 Rust 1.39 中，讨论中提到的扩展 尚未 实现：
struct Zero;

fn example() -> &'static mut Zero {
    &mut Zero
}


error[E0515]: cannot return reference to temporary value
 --> src/lib.rs:4:5
  |
4 |     &mut Zero
  |     ^^^^^----
  |     |    |
  |     |    temporary value created here
  |     returns a reference to data owned by the current function

虽然数组版本可以工作：
fn example() -> &'static mut [i32] {
    &mut []
}

另请参阅：

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