Rust 所有權（六）：內部可變性

　　內部可變性（Interior Mutability Pattern）是 Rust 語言中的一種編程模式。

　　下面是一段 JavaScript 代碼：

// JavaScript
const point = { x: 0, y: 0 };
// 錯誤！常量 point 不允許重新賦值
point = { x: 1, y: 1 };
// 正確，允許設置屬性 x 和 y 的值
point.x = 1;
point.y = 1;

　　第 5 行的錯誤好理解，因爲 point 是常量，不允許重新賦值。

　　第 8、9 行，雖說 point 是常量，但是仍然可以隨意改變屬性 x 和 y 的值。不知道大家怎麼看待該行爲，是預料之中呢還是感到意外。

　　作爲對比，在 Rust 中是不允許出現第 8、9 行的行爲的。示例：

// Rust
struct Point {
    x: i32,
    y: i32,
}
let p = Point { x: 0, y: 0 };
// 錯誤！變量 p 是不可變的，不允許重新賦值
p = Point { x: 1, y: 1 };
// 錯誤！p 是不可變的，不允許重新賦值
p.x = 1;
p.y = 1;

　　能夠看到，因爲 p 是不可變的，所以不允許對其及其屬性重新賦值。

　　若想要能夠改變 p 的值，首選的做法是將其聲明爲可變的。示例：

// Rust
let mut p = Point { x: 0, y: 0 };
//  ^^^
// 正確
p = Point { x: 1, y: 1 };
// 正確
p.x = 1;
p.y = 1;

　　有可能實現和 JavaScript 中一樣的行爲嗎？換句話說，在 p 是不可變的情況下能夠修改屬性 x 和 y 的值。答案是使用「內部可變性」模式。示例：

// Rust
use std::cell::Cell;
struct Point {
    x: Cell<i32>,
    y: Cell<i32>,
}
fn main() {
    let p = Point {
        x: Cell::new(0),
        y: Cell::new(0),
    };
    p.x.set(1);
    p.y.set(1);
    // Point {
    //     x: Cell { value: 1 },
    //     y: Cell { value: 1 },
    // }
}

　　內部可變性是通過將值包裹在特殊的 Cell 結構體中來實現的。Cell 適用於具有 Copy 語義的值，例如各種標量類型 bool、i32、f64 等。它的 API 比較直接，直達內部的值。

　　Rust 還提供了另一個更通用的 RefCell 類型，它通過（可變或不可變）借用來操作內部值。和 Cell 的 API 相比它的 API 是間接的，因爲使用了指針。示例：

// Rust
use std::cell::RefCell;
struct Point {
    x: RefCell<i32>,
    y: RefCell<i32>,
}
fn main() {
    let p = Point {
        x: RefCell::new(0),
        y: RefCell::new(0),
    };
    *p.x.borrow_mut() = 1;
    *p.y.borrow_mut() = 1;
    // Point {
    //     x: RefCell { value: 1 },
    //     y: RefCell { value: 1 }
    // }
}

　　內部可變性模式既沒有違反所有權規則，也沒有違反之前介紹的借用規則。Cell 會在編譯時執行所有權檢查，RefCell 則在運行時動態地執行所有權的檢查。因此，RefCell 有運行時的開銷，並且如果在運行時發現違背了所有權規則，則會強制終止程序的運行。可見，內部可變性這種模式要小心使用。

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