การใช้ความไม่เหมาะสมภายในการออกแบบ API
พื้นหลังของฉันใน C ++ ทำให้ฉันไม่สบายใจเกี่ยวกับความไม่แน่นอนภายใน รหัสด้านล่างคือการตรวจสอบของฉันเกี่ยวกับหัวข้อนี้
ฉันยอมรับว่าจากมุมมองของผู้ตรวจสอบการยืมการจัดการกับการอ้างอิงจำนวนมากในทุกโครงสร้างเดียวซึ่งสถานะภายในจะเปลี่ยนแปลงไม่ช้าก็เร็วเป็นไปไม่ได้ ชัดเจนว่าการเปลี่ยนแปลงภายในสามารถช่วยได้
ยิ่งไปกว่านั้นในบทที่15.5 "RefCell and the Interior Mutability Pattern"ของThe Rust Programming Languageตัวอย่างเกี่ยวกับMessenger
ลักษณะและการนำไปใช้งานในโครงสร้างMockMessenger
ทำให้ฉันคิดว่าเป็นการออกแบบ API ทั่วไปที่ชอบ&self
มากกว่าอย่างเป็นระบบ&mut self
แม้ว่าจะค่อนข้างชัดเจนว่า ความไม่แน่นอนบางอย่างจะมีผลบังคับไม่ช้าก็เร็ว การนำไปใช้Messenger
ไม่เปลี่ยนแปลงสถานะภายในเมื่อส่งข้อความได้อย่างไร ข้อยกเว้นคือเพียงแค่พิมพ์ข้อความซึ่งสอดคล้องกับ&self
แต่กรณีทั่วไปอาจประกอบด้วยการเขียนถึงสตรีมภายในบางประเภทซึ่งอาจหมายถึงการบัฟเฟอร์การอัปเดตแฟล็กข้อผิดพลาด ... ทั้งหมดนี้ต้องใช้อย่างแน่นอน&mut self
เช่นimpl Write for File.
การอาศัยความไม่แน่นอนภายในเพื่อแก้ปัญหานี้ทำให้ฉันรู้สึกเหมือนใน C ++ การconst_cast
ใช้หรือการเหยียดหยามmutable
สมาชิกเพียงเพราะที่อื่นในแอปพลิเคชันเราไม่สอดคล้องกันเกี่ยวกับconst
ness (ข้อผิดพลาดทั่วไปสำหรับผู้เรียน C ++)
ดังนั้นกลับไปที่โค้ดตัวอย่างของฉันด้านล่างฉันควร:
- ใช้
&mut self
(คอมไพเลอร์ไม่บ่นแม้ว่าจะไม่ได้บังคับก็ตาม) จากchange_e()
ถึงchange_i()
เพื่อให้สอดคล้องกับความจริงที่ว่าฉันเปลี่ยนค่าของจำนวนเต็มที่เก็บไว้? - ใช้ต่อ
&self
ไปเพราะความสามารถในการเปลี่ยนแปลงภายในช่วยให้แม้ว่าฉันจะเปลี่ยนค่าของจำนวนเต็มที่เก็บไว้จริง ๆ
การตัดสินใจนี้ไม่เพียง แต่เฉพาะกับโครงสร้างเท่านั้น แต่จะมีอิทธิพลอย่างมากต่อสิ่งที่สามารถแสดงออกได้ในแอปพลิเคชันโดยใช้โครงสร้างนี้ วิธีที่สองจะช่วยได้มากอย่างแน่นอนเนื่องจากมีเพียงการอ้างอิงที่ใช้ร่วมกันเท่านั้นที่เกี่ยวข้อง แต่สอดคล้องกับสิ่งที่คาดไว้ใน Rust หรือไม่
ฉันไม่สามารถหาคำตอบให้กับคำถามนี้ในแนวทางสนิม API มีเอกสาร Rust อื่น ๆ ที่คล้ายกับC ++ CoreGuidelinesหรือไม่?
/*
$ rustc int_mut.rs && ./int_mut
initial: 1 2 3 4 5 6 7 8 9
change_a: 11 2 3 4 5 6 7 8 9
change_b: 11 22 3 4 5 6 7 8 9
change_c: 11 22 33 4 5 6 7 8 9
change_d: 11 22 33 44 5 6 7 8 9
change_e: 11 22 33 44 55 6 7 8 9
change_f: 11 22 33 44 55 66 7 8 9
change_g: 11 22 33 44 55 66 77 8 9
change_h: 11 22 33 44 55 66 77 88 9
change_i: 11 22 33 44 55 66 77 88 99
*/
struct Thing {
a: i32,
b: std::boxed::Box<i32>,
c: std::rc::Rc<i32>,
d: std::sync::Arc<i32>,
e: std::sync::Mutex<i32>,
f: std::sync::RwLock<i32>,
g: std::cell::UnsafeCell<i32>,
h: std::cell::Cell<i32>,
i: std::cell::RefCell<i32>,
}
impl Thing {
fn new() -> Self {
Self {
a: 1,
b: std::boxed::Box::new(2),
c: std::rc::Rc::new(3),
d: std::sync::Arc::new(4),
e: std::sync::Mutex::new(5),
f: std::sync::RwLock::new(6),
g: std::cell::UnsafeCell::new(7),
h: std::cell::Cell::new(8),
i: std::cell::RefCell::new(9),
}
}
fn show(&self) -> String // & is enough (read-only)
{
format!(
"{:3} {:3} {:3} {:3} {:3} {:3} {:3} {:3} {:3}",
self.a,
self.b,
self.c,
self.d,
self.e.lock().unwrap(),
self.f.read().unwrap(),
unsafe { *self.g.get() },
self.h.get(),
self.i.borrow(),
)
}
fn change_a(&mut self) // &mut is mandatory
{
let target = &mut self.a;
*target += 10;
}
fn change_b(&mut self) // &mut is mandatory
{
let target = self.b.as_mut();
*target += 20;
}
fn change_c(&mut self) // &mut is mandatory
{
let target = std::rc::Rc::get_mut(&mut self.c).unwrap();
*target += 30;
}
fn change_d(&mut self) // &mut is mandatory
{
let target = std::sync::Arc::get_mut(&mut self.d).unwrap();
*target += 40;
}
fn change_e(&self) // !!! no &mut here !!!
{
// With C++, a std::mutex protecting a separate integer (e)
// would have been used as two data members of the structure.
// As our intent is to alter the integer (e), and because
// std::mutex::lock() is _NOT_ const (but it's an internal
// that could have been hidden behind the mutable keyword),
// this member function would _NOT_ be const in C++.
// But here, &self (equivalent of a const member function)
// is accepted although we actually change the internal
// state of the structure (the protected integer).
let mut target = self.e.lock().unwrap();
*target += 50;
}
fn change_f(&self) // !!! no &mut here !!!
{
// actually alters the integer (as with e)
let mut target = self.f.write().unwrap();
*target += 60;
}
fn change_g(&self) // !!! no &mut here !!!
{
// actually alters the integer (as with e, f)
let target = self.g.get();
unsafe { *target += 70 };
}
fn change_h(&self) // !!! no &mut here !!!
{
// actually alters the integer (as with e, f, g)
self.h.set(self.h.get() + 80);
}
fn change_i(&self) // !!! no &mut here !!!
{
// actually alters the integer (as with e, f, g, h)
let mut target = self.i.borrow_mut();
*target += 90;
}
}
fn main() {
let mut t = Thing::new();
println!(" initial: {}", t.show());
t.change_a();
println!("change_a: {}", t.show());
t.change_b();
println!("change_b: {}", t.show());
t.change_c();
println!("change_c: {}", t.show());
t.change_d();
println!("change_d: {}", t.show());
t.change_e();
println!("change_e: {}", t.show());
t.change_f();
println!("change_f: {}", t.show());
t.change_g();
println!("change_g: {}", t.show());
t.change_h();
println!("change_h: {}", t.show());
t.change_i();
println!("change_i: {}", t.show());
}
คำตอบ
การอาศัยความไม่แน่นอนภายในเพื่อแก้ปัญหานี้ทำให้ฉันรู้สึกเหมือนใน C ++ การ
const_cast
ใช้หรือการเหยียดหยามmutable
สมาชิกเพียงเพราะที่อื่นในแอปพลิเคชันเราไม่สอดคล้องกันเกี่ยวกับconst
ness (ข้อผิดพลาดทั่วไปสำหรับผู้เรียน C ++)
นี่เป็นความคิดที่เข้าใจได้อย่างสมบูรณ์ในบริบทของ C ++ สาเหตุที่ไม่ถูกต้องเนื่องจาก C ++ และ Rust มีแนวคิดเกี่ยวกับความผันแปรที่แตกต่างกัน
ในทางหนึ่งmut
คำหลักของ Rust มีสองความหมาย ในรูปแบบนั้นมีความหมายว่า "mutable" และในประเภทการอ้างอิงจะหมายถึง "เอกสิทธิ์" ความแตกต่างระหว่าง&self
และ&mut self
ไม่ได้จริงๆว่าself
สามารถกลายพันธุ์หรือไม่ แต่ไม่ว่าจะสามารถaliased
ในMessenger
ตัวอย่างก่อนอื่นอย่าเอาจริงเอาจังเกินไป หมายถึงการแสดงคุณลักษณะของภาษาไม่จำเป็นต้องออกแบบระบบ แต่เราสามารถจินตนาการได้ว่าเหตุใดจึง&self
อาจถูกนำมาใช้: Messenger
หมายถึงการใช้งานโดยโครงสร้างที่ใช้ร่วมกันดังนั้นโค้ดที่แตกต่างกันจึงสามารถเก็บข้อมูลอ้างอิงไปยังวัตถุเดียวกันและใช้เพื่อsend
แจ้งเตือนโดยไม่ประสานกัน หากsend
จะใช้&mut self
ก็จะไม่มีประโยชน์สำหรับจุดประสงค์นี้เพราะสามารถมี&mut self
การอ้างอิงได้ครั้งละหนึ่งรายการเท่านั้น เป็นไปไม่ได้ที่จะส่งข้อความไปยังผู้แชร์Messenger
(โดยไม่ต้องเพิ่มเลเยอร์ภายนอกของความสามารถในการเปลี่ยนแปลงภายในผ่านMutex
หรือบางสิ่งบางอย่าง)
ในทางกลับกันการอ้างอิงและตัวชี้ C ++ ทุกตัวสามารถใช้นามแฝงได้¹ดังนั้นในแง่สนิมการเปลี่ยนแปลงทั้งหมดใน C ++ คือความไม่แน่นอน "ภายใน"! Rust ไม่มีความเทียบเท่ากับmutable
ใน C ++ เนื่องจาก Rust ไม่มีconst
สมาชิก (บทกลอนในที่นี้คือ "ความสามารถในการกลายพันธุ์เป็นคุณสมบัติของการผูกไม่ใช่ประเภท") สนิมจะมีความคิดเป็นconst_cast
แต่สำหรับตัวชี้ดิบเพราะมันไม่ปลอดภัยที่จะเปิดใช้ร่วมกัน&
อ้างอิงเป็นพิเศษ&mut
อ้างอิง ในทางกลับกัน C ++ ไม่มีอะไรเหมือนCell
หรือRefCell
เพราะทุกค่าโดยปริยายอยู่ข้างหลังUnsafeCell
.
ดังนั้นกลับไปที่โค้ดตัวอย่างของฉันด้านล่างฉันควร [... ]
จริงๆมันขึ้นอยู่กับความตั้งใจความหมายThing
ของ ลักษณะของThing
การแชร์เช่นปลายทางของช่องหรือไฟล์หรือไม่ การchange_e
เรียกใช้การอ้างอิงที่ใช้ร่วมกัน (นามแฝง) เหมาะสมหรือไม่ &self
ถ้าเป็นเช่นนั้นแล้วใช้ความผันแปรภายในที่จะเปิดเผยวิธีการในการ คือThing
หลักภาชนะสำหรับข้อมูลหรือไม่? บางครั้งมันสมเหตุสมผลหรือไม่ที่จะแบ่งปันและบางครั้งก็เป็นเอกสิทธิ์เฉพาะบุคคล จากนั้นThing
ไม่ควรใช้ความสามารถในการเปลี่ยนแปลงภายในและปล่อยให้ผู้ใช้ห้องสมุดตัดสินใจว่าจะจัดการกับการกลายพันธุ์ที่ใช้ร่วมกันได้อย่างไรหากจำเป็น
ดูสิ่งนี้ด้วย
- อะไรคือความแตกต่างระหว่างการวาง "mut" ก่อนชื่อตัวแปรและหลัง ":"
- เหตุใดความผันแปรของตัวแปรจึงไม่แสดงในลายเซ็นประเภทใน Rust
- ต้องการคำอธิบายแบบองค์รวมเกี่ยวกับเซลล์ของ Rust และประเภทการนับอ้างอิง
¹จริง, C ++ จะมีคุณลักษณะที่ทำให้ตัวชี้ทำงานคล้ายกับการอ้างอิงในสนิม ชนิดของ. restrict
เป็นส่วนขยายที่ไม่ได้มาตรฐานใน C ++ แต่เป็นส่วนหนึ่งของ C99 &
การอ้างอิงที่ใช้ร่วมกัน ( ) ของ Rust เป็นเหมือนconst *restrict
ตัวชี้และ&mut
การอ้างอิงแบบ Exclusive ( ) เป็นเหมือนconst
*restrict
ตัวชี้ ดูคำสำคัญที่ จำกัด ใน C ++ หมายถึงอะไร?
ครั้งสุดท้ายที่คุณจงใจใช้ตัวชี้restrict
(หรือ__restrict
ฯลฯ ) ใน C ++ คือเมื่อใด อย่ากังวลกับมัน คำตอบคือ "ไม่เคย" restrict
เปิดใช้งานการเพิ่มประสิทธิภาพเชิงรุกมากกว่าตัวชี้ทั่วไป แต่ยากมากที่จะใช้อย่างถูกต้องเนื่องจากคุณต้องระมัดระวังอย่างมากเกี่ยวกับการใส่นามแฝงและคอมไพเลอร์ไม่ให้ความช่วยเหลือ มันเป็นปืนพกขนาดใหญ่และแทบไม่มีใครใช้มัน เพื่อให้คุ้มค่าที่จะใช้restrict
วิธีที่คุณใช้const
ใน C ++ อย่างแพร่หลายคุณจะต้องสามารถใส่คำอธิบายประกอบลงในฟังก์ชันที่พอยน์เตอร์ได้รับอนุญาตให้ใช้นามแฝงอื่น ๆ ในเวลานั้นให้สร้างกฎบางอย่างเกี่ยวกับเวลาที่พอยน์เตอร์สามารถปฏิบัติตามได้ และมีคอมไพเลอร์พาสที่ตรวจสอบว่ามีการปฏิบัติตามกฎในแต่ละฟังก์ชันหรือไม่ ชอบ ...