CRust學(xué)習(xí)筆記：智能指針和內(nèi)部可變性

RefCell的文檔描述是：可以改變內(nèi)存位置，可以動(dòng)態(tài)檢查借用規(guī)則。也就是說(shuō)可以在運(yùn)行期檢查借用規(guī)則。

在src目錄下新建一個(gè)refcell.rs文件，然后在lib.rs中加入：

1modrefcell;

 1usestd::UnsafeCell;
 2usecrate::Cell;
 3
 4#[derive(Clone,Copy)]
 5enumRefState{
 6Unshared,
 7Shared(usize),
 8Exclusive,
 9}
10
11pubstructRefCell{
12value:UnsafeCell,
13state:Cell,
14}
15
16implRefCell{
17pubfnnew(value:T)->Self{
18Self{
19value:UnsafeCell::new(value),
20state:Cell::new(RefState::Unshared),
21}
22}
23
24pubfnborrow(&self)->Option<&T>{
25None
26}
27
28pubfnborrow_mut(&self)->Option<&mut?T>{
29None
30}
31}

這是RefCell 最基本的API。borrow和borrow_mut方法的返回值使用Option，是因?yàn)槿绻ㄟ^(guò)borrow_mut獲取可變引用，則通過(guò)borrow獲取的共享引用返回None，反之亦然。

RecCell的引用狀態(tài)有三種，分別是非共享狀態(tài)(Unshared)、共享狀態(tài)(Shared)、獨(dú)占狀態(tài)，使用enum來(lái)表示。其中共享狀態(tài)包含了一個(gè)引用計(jì)數(shù)器，類型為usize。

引用狀態(tài)我們使用了上面剛完成的Cell進(jìn)行包裝，是因?yàn)樾枰褂脙?nèi)部可變性來(lái)改變狀態(tài)。

下面來(lái)完成borrow和borrow_mut方法：

 1pubfnborrow(&self)->Option<&T>{
 2matchself.state.get(){
 3//當(dāng)前狀態(tài)如果是非共享狀態(tài)，則設(shè)置引用狀態(tài)為共享狀態(tài)
 4RefState::Unshared=>{
 5self.state.set(RefState::Shared(1));
 6Some(unsafe{&*self.value.get()})
 7},
 8//當(dāng)前狀態(tài)如果是共享狀態(tài)，則引用計(jì)數(shù)加1
 9RefState::Shared(n)=>{
10self.state.set(RefState::Shared(n+1));
11Some(unsafe{&*self.value.get()})
12},
13//當(dāng)前狀態(tài)如果是獨(dú)占狀態(tài)，則返回None
14RefState::Exclusive=>None,
15}
16}
17
18pubfnborrow_mut(&self)->Option<&mut?T>{
19//引用狀態(tài)既不是共享狀態(tài)，也不是獨(dú)占狀態(tài)，才能設(shè)置為獨(dú)占狀態(tài)。
20ifletRefState::Unshared=self.state.get(){
21self.state.set(RefState::Exclusive);
22Some(unsafe{&mut*self.value.get()})
23}else{
24None
25}
26}

 1/**
 2*包裝RefCell的共享引用struct
 3*/
 4pubstructRef<'refcell,?T>{
 5refcell:&'refcellRefCell,
 6}
 7
 8implDropforRef<'_,?T>{
 9//超出作用域范圍時(shí)，共享引用狀態(tài)的變化
10fndrop(&mutself){
11matchself.refcell.state.get(){
12RefState::Unshared|RefState::Exclusive=>unreachable!(),
13RefState::Shared(1)=>{
14self.refcell.state.set(RefState::Unshared);
15},
16RefState::Shared(n)=>{
17self.refcell.state.set(RefState::Shared(n-1));
18}
19}
20}
21}
22
23implstd::DerefforRef<'_,?T>{
24typeTarget=T;
25
26//解引用時(shí)直接返回T的引用
27fnderef(&self)->&Self::Target{
28unsafe{&*self.refcell.value.get()}
29}
30}

 1/**
 2*包裝RefCell的可變引用struct
 3*/
 4pubstructRefMut<'refcell,?T>{
 5refcell:&'refcellRefCell,
 6}
 7
 8implDropforRefMut<'_,?T>{
 9//超出作用域范圍時(shí)，獨(dú)占引用狀態(tài)的變化
10fndrop(&mutself){
11matchself.refcell.state.get(){
12RefState::Unshared|RefState::Shared(_)=>unreachable!(),
13RefState::Exclusive=>{
14self.refcell.state.set(RefState::Unshared);
15}
16}
17}
18}
19
20implstd::DerefforRefMut<'_,?T>{
21typeTarget=T;
22
23//解引用時(shí)直接返回T的引用
24fnderef(&self)->&Self::Target{
25unsafe{&*self.refcell.value.get()}
26}
27}
28
29implstd::DerefMutforRefMut<'_,?T>{
30//解引用時(shí)直接返回T的可變引用
31fnderef_mut(&mutself)->&mutSelf::Target{
32unsafe{&mut*self.refcell.value.get()}
33}
34}

 1pubfnborrow(&self)->Option>{
 2matchself.state.get(){
 3//當(dāng)前狀態(tài)如果是非共享狀態(tài)，則設(shè)置引用狀態(tài)為共享狀態(tài)
 4RefState::Unshared=>{
 5self.state.set(RefState::Shared(1));
 6Some(Ref{refcell:self})
 7},
 8//當(dāng)前狀態(tài)如果是共享狀態(tài)，則引用計(jì)數(shù)加1
 9RefState::Shared(n)=>{
10self.state.set(RefState::Shared(n+1));
11Some(Ref{refcell:self})
12},
13//當(dāng)前狀態(tài)如果是獨(dú)占狀態(tài)，則返回None
14RefState::Exclusive=>None,
15}
16}
17
18pubfnborrow_mut(&self)->Option>{
19//引用狀態(tài)既不是共享狀態(tài)，也不是獨(dú)占狀態(tài)，才能設(shè)置為獨(dú)占狀態(tài)。
20ifletRefState::Unshared=self.state.get(){
21self.state.set(RefState::Exclusive);
22Some(RefMut{refcell:self})
23}else{
24None
25}
26}