我该如何在Rust中原地修改向量的元素？

Question

我想将一个不可变的引用传递给一个函数，该函数将用递增值填充 Vec（一个切片），然后再次遍历它们，并将其中一些值替换为零。（埃拉托斯特尼筛法）。

我认为向量应该是不可变的（向量的数据类型和大小不会改变），但向量的内容应该是可变的（整数的引用）。

这证明是一个困难的任务... 我已经阅读了关于可变性和借用的文章，并且我觉得我对此有一个可以的理解。我对在 C 中引用、解引用、指针等的工作原理也有一个粗略的了解，但我认为我在 Rust 的语法方面遇到了困难。

我是否从错误的角度考虑这个问题？在 Rust 中，创建一个（可能巨大的）Vec 的副本，操作它，并返回它，更符合惯用法吗？

这是我到目前为止的代码（无法编译，有很多错误）：

#![feature(iterator_step_by)]

pub fn nth(n: usize) {
    let size: usize = (2 as f64 * n as f64 * (n as f64).ln()) as usize;
    // Set an upper bound for seiving.
    let size_sqrt: usize = (size as f64).sqrt().ceil() as usize;
    let nums: Vec<&mut usize> = Vec::with_capacity(size);
    sieve(nums, &size, &size_sqrt);
}

fn sieve(nums: [&mut usize], size: &usize, size_sqrt: &usize) {
    for i in 0..*size {
        nums[i] = i;
    }
    for num in nums {
        if num < 2 {
            continue;
        } else if num > *size_sqrt {
            break;
        }
        for x in (num.pow(2)..size).step_by(*num) {
            nums[x] = 0;
        }
    }
}

- Michael Fulton

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是的，这是惯用语。但也有时候不是。 - Shepmaster

谢谢，至少我知道我走在正确的轨道上。我也意识到我希望得到更多与我的问题相关的信息，所以我会修改问题。 - Michael Fulton

让mut v = vec！[1, 2, 3]; v [0] = 42; - Shepmaster

我认为OP提出的重要问题是：“我的想法是向量是不可变的（向量的数据类型和大小永远不会改变），但向量的内容应该是对整数的可变引用。还是它们应该是整数本身的实际值（而不是引用）？”我觉得你的第一种思路相当奇怪，而你的第二个选项（vec包含整数）是我们大多数人会做的选择。 - turbulencetoo

Answer 1

我的想法是向量是不可变的（向量的数据类型和大小永远不会改变），但向量的内容应该是对整数的可变引用。或者它们应该是整数本身的实际值（而不是引用）？

引用（&'a T 和 &'a mut T）只能引用由另一个值拥有的值。引用不能拥有它们的指针。

如果您想要在集合中操作一些不一定连续的整数，那么构建一个整数引用的向量可能是个好主意。然而，根据您的代码示例，似乎并非如此；让向量拥有整数将更简单，也更容易。这意味着向量本身需要是可变的。但是，如果您想确保函数不会尝试更改向量的大小，那么该函数可以接受整数的可变切片 &mut [usize]，而不是向量的可变引用（&mut Vec<usize>）。

在Rust中，创建潜在巨大的Vec的副本，对其进行操作并返回它是否更符合惯用语？

这取决于您是否需要在之后再次使用原始的Vec。如果不需要，那么就更有效率地就地修改Vec。如果您只需要在某些情况下保留原始的Vec而在其他情况下不需要，那么您可以预先clone() Vec。如果每次都需要原始的Vec，那么返回一个新的Vec可能更加有效率，特别是如果您可以使用collect从迭代器中填充它，因为这将尝试提前分配正确的大小，并仅将Vec中的每个值分配一次。

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考虑到这一切，以下是我将您的代码编写的方式。请注意，我不得不更改筛选器中的主循环，以便不直接迭代nums，因为这会导致借用冲突-for循环需要在nums上进行借用，但是赋值nums[x]也会尝试对nums进行可变借用，而其他借用处于活动状态。我还更改了&usize参数为usize，因为对于小型可复制类型（例如原始整数），使用引用没有好处（实际上可能稍微慢一些）。

#![feature(iterator_step_by)]

pub fn nth(n: usize) {
    let size: usize = (2.0 * n as f64 * (n as f64).ln()) as usize;
    // Set an upper bound for seiving.
    let size_sqrt: usize = (size as f64).sqrt().ceil() as usize;
    let mut nums: Vec<usize> = vec![0; size];
    sieve(&mut nums, size, size_sqrt);
}

fn sieve(nums: &mut [usize], size: usize, size_sqrt: usize) {
    for i in 0..size {
        nums[i] = i;
    }

    for i in 0..size {
        let num = nums[i];
        if num < 2 {
            continue;
        }

        if num > size_sqrt {
            break;
        }

        for x in (num.pow(2)..size).step_by(num) {
            nums[x] = 0;
        }
    }
}

- Francis Gagné

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感谢您的周到回答。这解决了我多个误解，特别是关于可变向量与带有可变引用的不可变向量的部分。 - Michael Fulton