Rustで、可変イテレータを作成するにはどうすればよいですか?[複製]

Aug 16 2020

安全なRustで可変イテレータを作成しようとすると、ライフタイムに問題が発生します。

これが私の問題を次のように減らしたものです:

struct DataStruct<T> {
    inner: Box<[T]>,
}

pub struct IterMut<'a, T> {
    obj: &'a mut DataStruct<T>,
    cursor: usize,
}

impl<T> DataStruct<T> {
    fn iter_mut(&mut self) -> IterMut<T> {
        IterMut { obj: self, cursor: 0 }
    }
}

impl<'a, T> Iterator for IterMut<'a, T> {
    type Item = &'a mut T;

    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
        let i = f(self.cursor);
        self.cursor += 1;
        self.obj.inner.get_mut(i)
    }
}

fn f(i: usize) -> usize {
   // some permutation of i
}

私の構造DataStructは決して変わることはありませんが、中に保存されている要素の内容を変更できる必要があります。例えば、

let mut ds = DataStruct{ inner: vec![1,2,3].into_boxed_slice() };
for x in ds {
  *x += 1;
}

コンパイラーは、返そうとしている参照のライフタイムの競合についてエラーを出します。私が期待していないことがわかった寿命は、next(&mut self)関数の範囲です。

で有効期間に注釈を付けようとするとnext()、代わりに、コンパイラーはIterator特性を満たしていないことを通知します。これは安全な錆で解決できますか?

エラーは次のとおりです。

error[E0495]: cannot infer an appropriate lifetime for autoref due to conflicting requirements
  --> src/iter_mut.rs:25:24
   |
25 |         self.obj.inner.get_mut(i)
   |                        ^^^^^^^
   |
note: first, the lifetime cannot outlive the anonymous lifetime #1 defined on the method body at 22:5...
  --> src/iter_mut.rs:22:5
   |
22 | /     fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
23 | |         let i = self.cursor;
24 | |         self.cursor += 1;
25 | |         self.obj.inner.get_mut(i)
26 | |     }
   | |_____^
note: ...so that reference does not outlive borrowed content
  --> src/iter_mut.rs:25:9
   |
25 |         self.obj.inner.get_mut(i)
   |         ^^^^^^^^^^^^^^
note: but, the lifetime must be valid for the lifetime `'a` as defined on the impl at 19:6...
  --> src/iter_mut.rs:19:6
   |
19 | impl<'a, T> Iterator for IterMut<'a, T> {
   |      ^^
note: ...so that the types are compatible
  --> src/iter_mut.rs:22:46
   |
22 |       fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
   |  ______________________________________________^
23 | |         let i = self.cursor;
24 | |         self.cursor += 1;
25 | |         self.obj.inner.get_mut(i)
26 | |     }
   | |_____^
   = note: expected  `std::iter::Iterator`
              found  `std::iter::Iterator`

編集

  • の実装を変更しnext()て、反復順序が元のシーケンスの順列になるようにしました。

回答

3 PeterHall Aug 16 2020 at 15:06

借用チェッカーは、以降の呼び出しnext()が同じデータにアクセスしないことを証明できません。これが問題になる理由は、借用の存続期間がイテレーターの存続期間であるため、同じデータへの2つの可変参照が同時に存在しないことを証明できないためです。

安全でないコードなしで、またはデータ構造を変更せずにこれを解決する方法は実際にはありません。と同等のことを行うこともできslice::split_at_mutますが、元のデータを変更できないことを考えると、とにかく安全でないコードでそれを実装する必要があります。安全でない実装は次のようになります。

impl<'a, T> Iterator for IterMut<'a, T> {
    type Item = &'a mut T;

    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
        let i = self.cursor;
        self.cursor += 1;
        if i < self.obj.inner.len() {
            let ptr = self.obj.inner.as_mut_ptr();
            unsafe {
                Some(&mut *ptr.add(i))
            }
        } else {
            None
        }
    }
}