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@ -3,14 +3,17 @@
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相信大家都听说过**重构一时爽,一直重构一直爽**的说法,私以为这种说法是很有道理的,不然技术团队绩效从何而来?但是,在 Rust 中,重构可能就不是那么爽快的事了,不信?咱们来看看。
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## 欣赏下报错
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很多时候,错误也是一种美,但是当这种错误每天都能见到时(呕):
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```css
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error[E0499]: cannot borrow `*self` as mutable more than once at a time
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error[e0499]: cannot borrow ` * self` as mutable more than once at a time;
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```
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虽然这一类错误长得一样,但是我这里的错误可能并不是大家常遇到的那些妖艳错误,废话不多说,一起来看看。
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## 重构前的正确代码
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```rust
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struct Test {
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a : u32,
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@ -32,6 +35,7 @@ impl Test {
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答案要从很久很久之前开始(啊哒~~~由于我太啰嗦,被正义群众来了一下,那咱现在开始长话短说,直接进入主题)。
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#### 正确代码为何不报错?
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虽然从表面来看,`a`和`b`都可变引用了`self`,但是 Rust 的编译器在很多时候都足够聪明,它发现我们其实仅仅引用了同一个结构体中的不同字段,因此完全可以将其的借用权分离开来。
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因此,虽然我们不能同时对整个结构体进行可变引用,但是我们可以分别对结构体中的不同字段进行可变引用,当然,一个字段至多也只能存在一个可变引用,这个最基本的所有权规则还是不能违反的。变量`a`引用结构体字段`a`,变量`b`引用结构体字段`b`,从底层来说,这种方式也不会造成两个可变引用指向了同一块内存。
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@ -39,7 +43,9 @@ impl Test {
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至此,正确代码我们已经挖掘完毕,再来看看重构后的错误代码。
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## 重构后的错误代码
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由于领导说我们这个函数没办法复用,那就敷衍一下呗:
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```rust
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struct Test {
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a : u32,
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@ -63,6 +69,7 @@ impl Test {
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既然领导说了,咱照做,反正他也没说怎么个复用法,咱就来个简单的,把`a`的递增部分复用下。
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代码说实话。。。更丑了,但是更强了吗?
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```console
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error[E0499]: cannot borrow `*self` as mutable more than once at a time
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--> src/main.rs:14:9
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@ -78,16 +85,19 @@ error[E0499]: cannot borrow `*self` as mutable more than once at a time
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嗯,最开始提到的错误,它终于出现了。
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## 大聪明编译器
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为什么?明明之前还是正确的代码,就因为放入函数中就报错了?我们先从一个简单的理解谈起,当然这个理解也是浮于表面的,等会会深入分析真实的原因。
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之前讲到 Rust 编译器挺聪明,可以识别到引用到不同的结构体字段,因此不会报错。但是现在这种情况下,编译器又不够聪明了,一旦放入函数中,编译器将无法理解我们对`self`的使用:它仅仅用到了一个字段,而不是整个结构体。
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之前讲到 Rust 编译器挺聪明,可以识别到引用到不同的结构体字段,因此不会报错。但是现在这种情况下,编译器又不够聪明了,一旦放入函数中,编译器将无法理解我们对`self`的使用:它仅仅用到了一个字段,而不是整个结构体。
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因此它会简单的认为,这个结构体作为一个整体被可变借用了,产生两个可变引用,一个引用整个结构体,一个引用了结构体字段`b`,这两个引用存在重叠的部分,最终导致编译错误。
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## 被冤枉的编译器
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在工作生活中,我们无法理解甚至错误的理解一件事,有时是因为层次不够导致的。同样,对于本文来说,也是因为我们对编译器的所知不够,才冤枉了它,还给它起了一个屈辱的“大聪明”外号。
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#### 深入分析
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> 如果只改变相关函数的实现而不改变它的签名,那么不会影响编译的结果
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何为相关函数?当函数`a`调用了函数`b`,那么`b`就是`a`的相关函数。
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@ -95,6 +105,7 @@ error[E0499]: cannot borrow `*self` as mutable more than once at a time
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上面这句是一条非常重要的编译准则,意思是,对于编译器来说,只要函数签名没有变,那么任何函数实现的修改都不会影响已有的编译结果(前提是函数实现没有错误- , -)。
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以前面的代码为例:
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```rust
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fn increase_a (&mut self) {
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self.a += 1;
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@ -110,14 +121,16 @@ fn increase(&mut self) {
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虽然`increase_a`在函数实现中没有访问`self.b`字段,但是它的签名允许它访问`b`,因此违背了借用规则。事实上,该函数有没有访问`b`不重要,**因为编译器在这里只关心签名,签名存在可能性,那么就立刻报出错误**。
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为何会有这种编译器行为,主要有两个原因:
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1. 一般来说,我们希望编译器有能力独立的编译每个函数,而无需深入到相关函数的内部实现,因为这样做会带来快得多的编译速度。
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2. 如果没有这种保证,那么在实际项目开发中,我们会特别容易遇到各种错误。 假设我们要求编译器不仅仅关注相关函数的签名,还要深入其内部关注实现,那么由于 Rust 严苛的编译规则,当你修改了某个函数内部实现的代码后,可能会引起使用该函数的其它函数的各种错误!对于大型项目来说,这几乎是不可接受的!
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然后,我们的借用类型这么简单,编译器有没有可能针对这种场景,在现有的借用规则之外增加特殊规则?答案是否定的,由于 Rust 语言的设计哲学:特殊规则的加入需要慎之又慎,而我们的这种情况其实还蛮好解决的,因此编译器不会为此新增规则。
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## 解决办法
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在深入分析中,我们提到一条重要的规则,要影响编译行为,就需要更改相关函数的签名,因此可以修改`increase_a`的签名:
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```rust
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fn increase_a (a :&mut u32) {
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*a += 1;
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@ -132,7 +145,6 @@ fn increase(&mut self) {
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此时,`increase_a`这个相关函数,不再使用`&mut self`作为签名,而是获取了结构体中的字段`a`,此时编译器又可以清晰的知道:函数`increase_a`和变量`b`分别引用了结构体中的不同字段,因此可以编译通过。
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当然,除了修改相关函数的签名,你还可以修改调用者的实现:
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```rust
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@ -144,9 +156,10 @@ fn increase(&mut self) {
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在这里,我们不再单独声明变量`b`,而是直接调用`self.b+=1`进行递增,根据借用生命周期[NLL](https://course.rs/advance/lifetime/advance.html#nllnon-lexical-lifetime)的规则,第一个可变借用`self.increase_a()`的生命周期随着方法调用的结束而结束,那么就不会影响`self.b += 1`中的借用。
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## 闭包中的例子
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再来看一个使用了闭包的例子:
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```rust
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use tokio::runtime::Runtime;
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@ -183,6 +196,7 @@ impl ServerRuntime {
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```
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代码中使用了`tokio`,在`increase_connections_count`函数中启动了一个异步任务,并且等待它的完成。这个函数中分别引用了`self`中的不同字段:`runtime`和`server`,但是可能因为闭包的原因,编译器没有像本文最开始的例子中那样聪明,并不能识别这两个引用仅仅引用了同一个结构体的不同部分,因此报错了:
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```console
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error[E0501]: cannot borrow `self.runtime` as mutable because previous closure requires unique access
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--> the_little_things\src\main.rs:28:9
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@ -201,7 +215,9 @@ error[E0501]: cannot borrow `self.runtime` as mutable because previous closure r
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```
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#### 解决办法
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解决办法很粗暴,既然编译器不能理解闭包中的引用是不同的,那么我们就主动告诉它:
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```rust
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pub fn increase_connections_count(&mut self) {
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let runtime = &mut self.runtime;
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@ -215,6 +231,7 @@ pub fn increase_connections_count(&mut self) {
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上面通过变量声明的方式,在闭包外声明了两个变量分别引用结构体`self`的不同字段,这样一来,编译器就不会那么笨,编译顺利通过。
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你也可以这么写:
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```rust
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pub fn increase_connections_count(&mut self) {
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let ServerRuntime { runtime, server } = self;
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@ -227,6 +244,8 @@ pub fn increase_connections_count(&mut self) {
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当然,如果难以解决,还有一个笨办法,那就是将`server`和`runtime`分离开来,不要放在一个结构体中。
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## 总结
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心中有剑,手中无剑,是武学至高境界。
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本文列出的那条编译规则,在未来就将是大家心中的那把剑,当这些心剑招式足够多时,量变产生质变,终将天下无敌。
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本文列出的那条编译规则,在未来就将是大家心中的那把剑,当这些心剑招式足够多时,量变产生质变,终将天下无敌。
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