可变性

mutability.md
commit 23a7a7bdb6a6a43cd7efdd9176b1d3f75d9d0e70

可变性，可以改变事物的能力，用在 Rust 中与其它语言有些许不同。可变性的第一方面是它并非默认状态：

  1. let x = 5;
  2. x = 6; // Error!

我们可以使用mut关键字来引入可变性：

  1. let mut x = 5;
  3. x = 6; // No problem!

这是一个可变的变量绑定。当一个绑定是可变的，它意味着你可以改变它指向的内容。所以在上面的例子中，x的值并没有多大的变化，不过这个绑定从一个i32变成了另外一个。

你也可以使用&x创建一个它的引用，不过如果你想要使用这个引用来改变它的值，你将会需要一个可变引用：

  1. let mut x = 5;
  2. let y = &mut x;

y是一个（指向）可变引用的不可变绑定，它意味着你不能把y与其它变量绑定（y = &mut z），不过y可以用来把x绑定到别的值上（*y = 5）。一个微妙的区别。

当然，如果你想它们都可变：

  1. let mut x = 5;
  2. let mut y = &mut x;

现在y可以绑定到另外一个值，并且它引用的值也可以改变。

很重要的一点是mut是模式的一部分，所以你可以这样做：

  1. let (mut x, y) = (5, 6);
  3. fn foo(mut x: i32) {
  4. # }

注意这里x是可变的，y不是。

内部可变性 VS 外部可变性（Interior vs. Exterior Mutability）

然而，当我们谈到 Rust 中什么是“不可变”的时候，它并不意味着它不能被改变：这里是指它的“外部可变性”是不可变的。例如，考虑下Arc<T>：

  1. use std::sync::Arc;
  3. let x = Arc::new(5);
  4. let y = x.clone();

当我们调用clone()时，Arc<T>需要更新引用计数。然而你并未使用任何mut，x是一个不可变绑定，并且我们也没有取得&mut 5或者什么。那么发生了什么呢？

为了解释这些，我们不得不回到Rust指导哲学的核心，内存安全，和Rust用以保证它的机制，所有权系统，和更具体的借用：

你可以拥有这两种类型借用的其中一个，但不能同时拥有：

  • 拥有 1 个或多个不可变引用（&T）
  • 只有 1 个可变引用（&mut T）

因此，这就是“不可变性”的真正定义：当有两个引用指向同一事物是安全的吗？在Arc<T>的情况下，是安全的：改变完全包含在结构自身内部。它并不面向用户。为此，它用clone()分配&T。如果分配&mut T的话，那么，这将会是一个问题。

其它类型，像std::cell模块中的这一个，则有相反的属性：内部可变性。例如：

  1. use std::cell::RefCell;
  3. let x = RefCell::new(42);
  5. let y = x.borrow_mut();

RefCell使用borrow_mut()方法来分配它内部资源的&mut引用。这难道不危险吗？如果我们：

  1. use std::cell::RefCell;
  3. let x = RefCell::new(42);
  5. let y = x.borrow_mut();
  6. let z = x.borrow_mut();
  7. # (y, z);

事实上这会在运行时引起恐慌。RefCell是这样工作的：它在运行时强制使用Rust的借用规则，并且如果有违反就会panic!。这让我们绕开了Rust可变性规则的另一方面。让我们先讨论一下它。

字段级别可变性（Field-level mutability）

可变性是借用（&mut）或者绑定（let mut）的属性之一。这意味着，例如，你不能让一个结构体的一些字段可变而另一些字段不可变：

  1. struct Point {
  2.     x: i32,
  3.     mut y: i32, // Nope.
  4. }

结构体的可变性位于它的绑定上：

  1. struct Point {
  2.     x: i32,
  3.     y: i32,
  4. }
  6. let mut a = Point { x: 5, y: 6 };
  8. a.x = 10;
  10. let b = Point { x: 5, y: 6};
  12. b.x = 10; // Error: cannot assign to immutable field `b.x`

然而，通过使用Cell<T>，你可以模拟字段级别的可变性：

  1. use std::cell::Cell;
  3. struct Point {
  4.     x: i32,
  5.     y: Cell<i32>,
  6. }
  8. let point = Point { x: 5, y: Cell::new(6) };
  10. point.y.set(7);
  12. println!("y: {:?}", point.y);

这会打印y: Cell { value: 7 }。我们成功的更新了y。