面试题：Rust结构体可变性与借用规则的交互

Question

假设有一个结构体`Person`，包含`name`和`age`字段。写一段代码，在一个函数中，同时获取结构体实例的可变引用和不可变引用，并解释为什么这样做可能会导致编译错误，以及如何修改代码以避免错误。

Answer 1

struct Person {
    name: String,
    age: u32,
}

fn main() {
    let mut person = Person {
        name: String::from("Alice"),
        age: 30,
    };

    // 获取不可变引用
    let name_ref = &person.name;

    // 获取可变引用前需要先释放不可变引用
    // 这里注释掉下面获取可变引用的代码会导致编译错误，因为在同一作用域内不能同时存在不可变和可变引用
    // let age_mut_ref = &mut person.age;

    // 为了避免错误，可以先使用完不可变引用，再获取可变引用
    drop(name_ref);
    let age_mut_ref = &mut person.age;
    *age_mut_ref = 31;
}

编译错误原因

Rust的借用规则规定，在同一作用域内，不能同时存在对同一数据的可变引用和不可变引用。这是为了防止数据竞争（data race），因为可变引用允许修改数据，而不可变引用允许读取数据，如果两者同时存在，可能会导致读取到不一致的数据。

修改方式

1. 先后获取引用：先使用完不可变引用，再获取可变引用。如上述代码中，通过drop(name_ref)手动释放不可变引用，然后再获取可变引用。
2. 分离作用域：将不可变引用和可变引用的使用放在不同的作用域内，这样在同一时刻只有一种引用存在。例如：

struct Person {
    name: String,
    age: u32,
}

fn main() {
    let mut person = Person {
        name: String::from("Alice"),
        age: 30,
    };
    {
        let name_ref = &person.name;
        // 使用name_ref
    }
    let age_mut_ref = &mut person.age;
    *age_mut_ref = 31;
}

这里不可变引用name_ref的作用域被限制在花括号内，当离开这个作用域时，name_ref被释放，此时可以安全地获取可变引用age_mut_ref。