背景
在Rust中，每個(gè)對(duì)象(變量)的可見性與可變性均受到所有權(quán)的限制确垫，一個(gè)對(duì)象只能有一個(gè)所有者冗茸。這個(gè)限制對(duì)于內(nèi)存管理來說贞盯，無疑是一個(gè)非常友善的設(shè)計(jì)，因?yàn)橹恍枰S護(hù)好所有者的生命周期草戈，就可以對(duì)使用該對(duì)象的安全性進(jìn)行清晰的管理。比如如果對(duì)一個(gè)對(duì)象進(jìn)行賦值，則伴隨者所有權(quán)的轉(zhuǎn)讓枯怖，原有對(duì)象失去控制權(quán)，可以放心的進(jìn)行清理能曾。
可見性與可變性主要體現(xiàn)在對(duì)引用的處理上增加了理解與使用的負(fù)擔(dān)度硝，在C語(yǔ)言中，指針的靈活性賦予了開發(fā)者施展奇技淫巧的空間寿冕，但同時(shí)把麻煩推給了開發(fā)者蕊程。Rust用所有權(quán)，生命周期等概念限制了對(duì)指針的過度使用驼唱，但對(duì)于初學(xué)者而言藻茂，難免感覺到這些限制矯枉過正，嚴(yán)重制約了想象力的施展。
針對(duì)引用辨赐，Rust提供了兩種類型：
- &：共享引用
- &mut：可變引用
在編譯階段优俘，Rust的行為是，同一作用域內(nèi)掀序，對(duì)于某一個(gè)對(duì)象的引用帆焕，只允許存在兩種情況：要么只有一個(gè)可變引用，要么同時(shí)存在多個(gè)共享引用不恭，共享引用不允許修改內(nèi)容叶雹，可變引用才有修改權(quán)限。
比如：
struct Person {
name: String,
age: usize,
}
fn main() {
let person = Person { name: "Joe Biden".to_string(), age: 79 };
let person_ref: &Person = &person;
person_ref.age = 83;
}
其中换吧，
person_ref.age = 34;
編譯失敗浑娜，因?yàn)?code>person_ref屬于共享引用，并沒有修改權(quán)限式散。
再看一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：
fn main() {
let x = 1;
let y = &x;
y = 2;
}
其中筋遭，
y=2;
報(bào)錯(cuò)，因?yàn)?code>y屬于共享引用暴拄。
編譯階段漓滔，Rust borrow checker會(huì)對(duì)對(duì)象修改進(jìn)行檢查，一旦監(jiān)測(cè)到共享引用修改引用指向的內(nèi)容就會(huì)報(bào)錯(cuò)乖篷，這個(gè)檢查符合rust的設(shè)計(jì)原則响驴，但是對(duì)于開發(fā)者的要求卻顯得過于苛刻。
作為面向系統(tǒng)開發(fā)的語(yǔ)言撕蔼，大多數(shù)rust開發(fā)者很有可能是從C/C++系列遷移而來豁鲤，在此類語(yǔ)言中，獲得一個(gè)變量的引用鲸沮，然后對(duì)其進(jìn)行修改是一件非常正常的事情琳骡。
另一方面，由于 Rust 的 mutable特性讼溺， 一個(gè)結(jié)構(gòu)體中的字段楣号，要么全都是 immutable，要么全部是mutable怒坯，不支持針對(duì)部分字段進(jìn)行設(shè)置。比如剔猿，在一個(gè)struct中视译，可能只有個(gè)別的引用需要修改，而其他變量并不需要修改归敬，為了一個(gè)變量而將整個(gè)struct變?yōu)?code>&mut也是不合理的酷含。
作為語(yǔ)言規(guī)范鄙早，盡管Rust在設(shè)計(jì)范式上開誠(chéng)布公，也給了開發(fā)者明確的預(yù)期第美，但是與大多數(shù)人長(zhǎng)期形成的習(xí)慣進(jìn)行對(duì)抗并非什么明智之舉蝶锋。畢竟陆爽，弱小和無知不是生存的障礙什往，傲慢才是。
還好Rust的founder們并不是傲慢的人慌闭，為了解決這個(gè)現(xiàn)實(shí)問題别威，專門引入了內(nèi)部可變性。
所謂內(nèi)部可變性驴剔，簡(jiǎn)單理解省古，就是賦予共享引用修改的權(quán)限，由于這個(gè)“賦予”行為是明確指定的丧失，并未違反rust的設(shè)計(jì)原則豺妓。
內(nèi)部可變性引入了Cell與RefCell兩個(gè)wrapper。
示例
樣例1:
use std::cell::Cell;
#[derive(Debug)]
struct Person {
name: String,
age: Cell<usize>,
}
fn main() {
let person = Person { name: "Joe Biden".to_string(), age: Cell::new(79) };
let person_ref: &Person = &person;
println!("Age is : {:?}", person_ref);
person_ref.age.set(83);
println!("Age is : {:?}", person_ref);
}
樣例2:
use std::cell::Cell;
fn main() {
let x = Cell::new(1);
let y = &x;
y.set(2);
println!("{}", x);
}
也可以使用RefCell來實(shí)現(xiàn)：
樣例1:
use std::cell::RefCell;
#[derive(Debug)]
struct Person {
name: String,
age: RefCell<usize>,
}
fn main() {
let person = Person { name: "Joe Biden".to_string(), age: RefCell::new(79) };
let person_ref: &Person = &person;
println!("Age is : {:?}", person_ref);
*person_ref.age.borrow_mut() = 83;
println!("Age is : {:?}", person_ref);
}
樣例2:
use std::cell::RefCell;
fn main() {
let x = RefCell::new(1);
let y = &x;
*y.borrow_mut() =2;
println!("{}", x);
}
內(nèi)部可變性違背了rust關(guān)于共享引用的約定布讹，但是通過引入Cell與RefCell琳拭，這種走后門的行為是嚴(yán)格備案的，并沒有違背原則描验。
既然Cell與RefCell都能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)部可變性白嘁，那這兩者之間有什么差異呢？
Cell與RefCell差異
首先來看定義:
struct Cell<T> {
value: UnsafeCell<T>,
}
struct RefCell<T: ?Sized> {
borrow: Cell<usize>,
value: UnsafeCell<T>,
}
RefCell相比Cell膘流，內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)包裝對(duì)象的引用計(jì)數(shù)絮缅，當(dāng)通過RefCell.borrow獲取一個(gè)共享引用時(shí)，內(nèi)部引用計(jì)數(shù)加一呼股，當(dāng)獲取的引用離開作用域時(shí)耕魄，內(nèi)部引用計(jì)數(shù)減一，當(dāng)RefCell.borrow_mut獲取一個(gè)可變引用時(shí)彭谁，首先檢測(cè)引用技數(shù)是否為 0屎开，如果為 0，正常返回马靠，如果不為 0奄抽，直接 panic，其實(shí)RefCell.borrow時(shí)也會(huì)做類似的檢測(cè)甩鳄，當(dāng)已經(jīng)獲取了可變引用也是直接 panic逞度， 當(dāng)然為了避免 panic，我們可以用 RefCell.try_borrow 和RefCell.try_borrow_mut 來獲取一個(gè) Result 類型妙啃。
由于Cell并未引入引用計(jì)數(shù)档泽，所以Cell<T>需要滿足T:Copy
impl<T> Cell<T> where T: Copy {
const fn new(value: T) -> Cell<T>;
// Returns a copy of the contained value.
fn get(&self) -> T;
// Sets the contained value.
fn set(&self, val: T);
}
對(duì)于Cell而言俊戳，通過get獲取到的是原有對(duì)象的拷貝，set則使用新的對(duì)象替換原有老對(duì)象馆匿。RefCell<T>沒有這個(gè)約束抑胎，它的操作都是通過返回可變指針完成。
由于實(shí)現(xiàn)機(jī)制上的差別渐北，Cell只能包裝Copy類型阿逃，而RefCell能夠包裝任意類型，所以在不確定一個(gè)對(duì)象是否實(shí)現(xiàn)了Copy時(shí)赃蛛，應(yīng)該選擇RefCell恃锉。
由于上述差異，RefCell更加常用呕臂，通常的做法是配合Rc破托，組成Rc<RefCell<T>>。
限制
由于Cell與RefCell均未實(shí)現(xiàn)Sync歧蒋，所以這兩種類型均只能用于單線程土砂。
