Rust 中的 Cell 共享可变指针

1 初识 Cell

Cell 和 Box 功能差不多，但是它既允许多个变量共享内容，也允许在多个变量共享状态下修改内容。先看个例子：

use std::cell::Cell;
fn main() {
    
    let x = Cell::new(123);
    println!("{:?}", x);
}
------------------------------------------------------
>cargo run
Cell {
     value: 123 }

2 多个可修改的引用，从多种途径修改数据

注意，变量 x 并未加 mut 修饰，下面的代码一样可以对其修改。这说明 Cell 的内部修改行为应该是采用了某种 unsafe 的形式进行的，仅从函数调用的表面形式上看不出要修改变量的行为。这样就把修改操作的检查从编译期转移到的运行期，由 Cell 的代码确定是否存在修改的冲突。

use std::cell::Cell;
fn main() {
    
    let x = Cell::new(123);
    x.set(456);
    println!("{:?}", x);
}
------------------------------------------------------
>cargo run
Cell {
     value: 456 }

由于没有对 x 用 mut，因此编译器会认为针对 x 的操作都是只读的，不会对潜在的修改动作在编译期间报错。

由于 rust 允许多个只读的引用，因此，Cell 等于偷偷开了个后门，允许多个不同的引用修改同一个变量内容。

use std::cell::Cell;
fn main() {
    
    let x = Cell::new(123);
    let a = &x;
    let b = &x;
    a.set(456);
    b.set(789);
    println!("{:?}", x);
}
------------------------------------------------------
>cargo run
Cell {
     value: 789 }

事实上， a 和 b 都是指向 x 的可变引用，但是从表面语法上看，并不需要 mut 关键字，因此可以绕过编译器的语法检查。

3 读取内容

如果内容书可以 Copy 的，也可以用 get 方法把内容复制到其他变量。

use std::cell::Cell;
fn main() {
    
    let x = Cell::new(123);
    x.set(456);
    let y = x.get();
    println!("{:?}, {:?}", x, y);
}
------------------------------------------------------
>cargo run
Cell {
     value: 456 }, 456

如果内容未实现 Copy 特性，则 get 方法不能使用。

use std::cell::Cell;
fn main() {
    
    let x = Cell::new("hello".to_string());
    x.set("nice".to_string());
    let y = x.get();
    println!("{:?}, {:?}", x, y);
}
------------------------------------------------------
>cargo run
--> src\main.rs:5:15
    |
5   |     let y = x.get();
    |               ^^^
    | 
   ::: C:\Users\xxxx\.rustup\toolchains\stable-x86_64-pc-windows-msvc\lib/rustlib/src/rust\library\alloc\src\string.rs:292:1
    |
292 | pub struct String {
    
    | ----------------- doesn't satisfy `String: Copy`