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book/contents/SUMMARY.md
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@ -93,6 +93,7 @@
- [基本用法](advance/async/tokio/basic.md)
- [异步消息流](advance/async/tokio/stream.md))
- [全局变量 todo](advance/global-variable.md)
## 专题内容,每个专题都配套一个小型项目进行实践
- [Rust最佳实践 doing](practice/intro.md)
- [日常开发三方库精选](practice/third-party-libs.md)

213
book/contents/advance/self-referential.md
Unescape View File

@ -34,84 +34,81 @@ fn main(){
因为我们试图同时使用值和值的引用，最终所有权转移和借用一起发生了。所以，这个问题貌似并没有那么好解决，不信你可以回想下自己具有的知识，是否可以解决？
#### 使用ouroboros
对于自引用结构体，三方库也有支持的，其中一个就是`ouroboros`，当然它也有自己的限制，我们后面会提到，先来看看该如何使用：
## 使用Option
最简单的方式就是使用`Opiton`分两步来实现:
```rust
use ouroboros::self_referencing;
#[derive(Debug)]
struct WhatAboutThis<'a> {
name: String,
nickname: Option<&'a str>,
}
#[self_referencing]
struct SelfRef {
value: String,
fn main() {
let mut tricky = WhatAboutThis {
name: "Annabelle".to_string(),
nickname: None,
};
tricky.nickname = Some(&tricky.name[..4]);
#[borrows(value)]
pointer_to_value: &'this str,
println!("{:?}", tricky);
}
```
fn main(){
let v = SelfRefBuilder {
value: "aaa".to_string(),
pointer_to_value_builder: |value: &String| value,
}.build();
在某种程度上来说，`Option`这个方法可以工作，但是这个方法的限制较多，例如从一个函数创建并返回它是不可能的:
```rust
fn creator<'a>() -> WhatAboutThis<'a> {
let mut tricky = WhatAboutThis {
name: "Annabelle".to_string(),
nickname: None,
};
tricky.nickname = Some(&tricky.name[..4]);
// 借用value值
let s = v.borrow_value();
// 借用指针
let p = v.borrow_pointer_to_value();
// value值和指针指向的值相等
assert_eq!(s, *p);
tricky
}
```
可以看到，`ouroboros`使用起来并不复杂，就是需要你去按照它的方式创建结构体和引用类型：`SelfRef`变成`SelfRefBuilder`，引用字段从`pointer_to_value`变成`pointer_to_value_builder`，并且连类型都变了。
报错如下:
```console
error[E0515]: cannot return value referencing local data `tricky.name`
--> src/main.rs:24:5
|
22 | tricky.nickname = Some(&tricky.name[..4]);
| ----------- `tricky.name` is borrowed here
23 |
24 | tricky
| ^^^^^^ returns a value referencing data owned by the current function
```
在使用时，通过`borrow_value`来借用`value`的值，通过`borrow_pointer_to_value`来借用`pointer_to_value`这个指针。
其实从函数签名就能看出来端倪，`'a`生命周期是凭空产生的！
看上去很美好对吧？但是你可以尝试着去修改`String`字符串的值试试，`ouroboros`限制还是较多的，但是对于基本类型依然是支持的不错，以下例子来源于官方:
如果是通过方法使用，你需要一个无用`&'a self`生命周期标识，一旦有了这个标识，代码将变得更加受限，你将很容易就获得借用错误，就连NLL规则都没用：
```rust
use ouroboros::self_referencing;
#[derive(Debug)]
struct WhatAboutThis<'a> {
name: String,
nickname: Option<&'a str>,
}
#[self_referencing]
struct MyStruct {
int_data: i32,
float_data: f32,
#[borrows(int_data)]
int_reference: &'this i32,
#[borrows(mut float_data)]
float_reference: &'this mut f32,
impl<'a> WhatAboutThis<'a> {
fn tie_the_knot(&'a mut self) {
self.nickname = Some(&self.name[..4]);
}
}
fn main() {
let mut my_value = MyStructBuilder {
int_data: 42,
float_data: 3.14,
int_reference_builder: |int_data: &i32| int_data,
float_reference_builder: |float_data: &mut f32| float_data,
}.build();
// Prints 42
println!("{:?}", my_value.borrow_int_data());
// Prints 3.14
println!("{:?}", my_value.borrow_float_reference());
// Sets the value of float_data to 84.0
my_value.with_mut(|fields| {
**fields.float_reference = (**fields.int_reference as f32) * 2.0;
});
let mut tricky = WhatAboutThis {
name: "Annabelle".to_string(),
nickname: None,
};
tricky.tie_the_knot();
// We can hold on to this reference...
let int_ref = *my_value.borrow_int_reference();
println!("{:?}", *int_ref);
// As long as the struct is still alive.
drop(my_value);
// This will cause an error!
// println!("{:?}", *int_ref);
// cannot borrow `tricky` as immutable because it is also borrowed as mutable
// println!("{:?}", tricky);
}
```
总之，使用这个库前，强烈建议看一些官方的例子中支持什么样的类型和API，如果能满足的你的需求，就果断使用它，如果不能满足，就继续往下看。
<!-- 只能说，它确实帮助我们解决了问题，但是一个是破坏了原有的结构，另外就是并不是所有数据类型都支持：它需要目标值的内存地址不会改变，这里的`String`非常适合因此`Vec`动态数组就不适合，因为当内存空间不够时，Rust会重新分配一块空间来存放该数组，这会导致内存地址的改变。 -->
#### unsafe实现
## unsafe实现
既然借用规则妨碍了我们，那就一脚踢开:
```rust
#[derive(Debug)]
struct SelfRef {
@ -204,7 +201,7 @@ hello, world!, 0x16f3#aec70
上面的`unsafe`虽然简单好用，但是它不太安全，是否还有其他选择？还真的有，那就是`Pin`。
#### 无法被移动的Pin
## 无法被移动的Pin
Pin在后续章节会深入讲解，目前你只需要知道它可以固定住一个值，防止该值的所有权被转移。
通过开头我们知道，自引用最麻烦的就是创建引用的同时，值的所有权会被转移，而通过Pin就可以很好的防止这一点:
@ -257,39 +254,103 @@ fn main() {
上面的代码也非常清晰，虽然使用了`unsafe`，其实更多的是无奈之举，跟之前的`unsafe`实现完全不可同日而语。
总之通过`Pin`来实现，绝对值得优先考虑，代码清晰的同时逼格还挺高。
其实`Pin`在这里并没有魔法，它也并不是实现自引用类型的主要原因，最关键的还是里面的原生指针的使用，而`Pin`起到的就是确保我们的值不会被移走，否则指针就会指向一个错误的地址！
## 玉树临风的自引用
## 使用ouroboros
对于自引用结构体，三方库也有支持的，其中一个就是`ouroboros`，当然它也有自己的限制，我们后面会提到，先来看看该如何使用：
```rust
use std::str;
use ouroboros::self_referencing;
struct MyStruct<'a>{
Buf: Vec<u8>,
repr: Parsed<'a>
}
#[self_referencing]
struct SelfRef {
value: String,
struct Parsed<'a>{
name:&'a str
#[borrows(value)]
pointer_to_value: &'this str,
}
fn main(){
let v = SelfRefBuilder {
value: "aaa".to_string(),
pointer_to_value_builder: |value: &String| value,
}.build();
let v = vec!(0065,0066,0067,0068,0069);
let s = str::from_utf8(&v).unwrap();
println!("{}",s);
let p = &v[1..=3];
let s1 = str::from_utf8(p).unwrap();
println!("{}",s1);
let par = Parsed{name:s1};
// 借用value值
let s = v.borrow_value();
// 借用指针
let p = v.borrow_pointer_to_value();
// value值和指针指向的值相等
assert_eq!(s, *p);
}
```
let new1 = MyStruct{Buf:v,repr:par};
可以看到，`ouroboros`使用起来并不复杂，就是需要你去按照它的方式创建结构体和引用类型：`SelfRef`变成`SelfRefBuilder`，引用字段从`pointer_to_value`变成`pointer_to_value_builder`，并且连类型都变了。
在使用时，通过`borrow_value`来借用`value`的值，通过`borrow_pointer_to_value`来借用`pointer_to_value`这个指针。
看上去很美好对吧？但是你可以尝试着去修改`String`字符串的值试试，`ouroboros`限制还是较多的，但是对于基本类型依然是支持的不错，以下例子来源于官方:
```rust
use ouroboros::self_referencing;
#[self_referencing]
struct MyStruct {
int_data: i32,
float_data: f32,
#[borrows(int_data)]
int_reference: &'this i32,
#[borrows(mut float_data)]
float_reference: &'this mut f32,
}
fn main() {
let mut my_value = MyStructBuilder {
int_data: 42,
float_data: 3.14,
int_reference_builder: |int_data: &i32| int_data,
float_reference_builder: |float_data: &mut f32| float_data,
}.build();
// Prints 42
println!("{:?}", my_value.borrow_int_data());
// Prints 3.14
println!("{:?}", my_value.borrow_float_reference());
// Sets the value of float_data to 84.0
my_value.with_mut(|fields| {
**fields.float_reference = (**fields.int_reference as f32) * 2.0;
});
// We can hold on to this reference...
let int_ref = *my_value.borrow_int_reference();
println!("{:?}", *int_ref);
// As long as the struct is still alive.
drop(my_value);
// This will cause an error!
// println!("{:?}", *int_ref);
}
```
总之，使用这个库前，强烈建议看一些官方的例子中支持什么样的类型和API，如果能满足的你的需求，就果断使用它，如果不能满足，就继续往下看。
只能说，它确实帮助我们解决了问题，但是一个是破坏了原有的结构，另外就是并不是所有数据类型都支持：它需要目标值的内存地址不会改变，因此`Vec`动态数组就不适合，因为当内存空间不够时，Rust会重新分配一块空间来存放该数组，这会导致内存地址的改变。
类似的库还有:
- [rental](https://github.com/jpernst/rental)， 这个库其实是最有名的，但是好像不再维护了，用倒是没问题
- [owning-ref](https://github.com/Kimundi/owning-ref-rs)
这三个库，各有各的特点，也各有各的缺陷，建议大家需要时，一定要仔细调研，并且写demo进行测试，不可大意。
> rental虽然不怎么维护，但是可能依然是这三个里面最强大的，而且网上的用例也比较多，容易找到参考代码
## 终极大法
如果两个放在一起会报错，那就分开它们。对，终极大法就这么简单，当然思路上的简单不代表实现上的简单，最终结果就是导致代码复杂度的上升。
## 学习一本书：如何实现链表
最后，推荐一本专门将如何实现链表的书(真是富有Rust特色，链表都能复杂到出书了O, O)，[too many lists](https://rust-unofficial.github.io/too-many-lists/)
## 总结
上面讲了这么多方法，但是我们依然无法正确的告诉你在某个场景应该使用哪个方法，这个需要你自己的判断，因为自引用实在是过于复杂。

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