面试题：Rust借用机制如何防止简单数据竞争场景

Rust借用机制防止数据竞争原理

在Rust中，借用规则规定：

同一时间内，一个数据结构要么只能有一个可变引用（可变借用），要么可以有多个不可变引用（不可变借用），但不能同时存在可变引用和不可变引用。
引用的作用域必须在其所借用的数据结构的作用域之内。

这样的规则确保了在任何时刻，对数据结构的写操作（通过可变引用）是独占的，读操作（通过不可变引用）可以并发进行，但读写操作不能同时进行，从而防止了数据竞争。

代码示例

正常运行示例

struct Data {
    value: i32,
}

fn operate(data: &mut Data, read_only: &Data) {
    data.value += 1;
    let read_value = read_only.value;
    println!("Read value: {}", read_value);
}

fn main() {
    let mut data = Data { value: 10 };
    operate(&mut data, &data);
}

在这个例子中，operate 函数接收一个可变引用 data 和一个不可变引用 read_only。函数内部先对 data 进行写操作（修改 value），然后通过不可变引用 read_only 进行读操作。由于写操作在前面，且读操作发生在写操作之后，并且整个操作在函数 operate 的作用域内，所以符合借用规则，代码可以正常编译运行。

违反借用规则编译失败示例

struct Data {
    value: i32,
}

fn operate(data: &mut Data, read_only: &Data) {
    let read_value = read_only.value;
    data.value += 1;
    println!("Read value: {}", read_value);
}

fn main() {
    let mut data = Data { value: 10 };
    operate(&mut data, &data);
}

在这个修改后的例子中，先通过不可变引用 read_only 读取数据，然后试图通过可变引用 data 修改数据。这违反了Rust的借用规则，因为在不可变借用 read_only 仍在作用域内时，就尝试进行可变借用的写操作，此时编译会失败，报错信息类似：

error[E0502]: cannot borrow `*data` as mutable because it is also borrowed as immutable
 --> src/main.rs:8:13
  |
7 |     let read_value = read_only.value;
  |                    --------------- immutable borrow occurs here
8 |     data.value += 1;
  |             ^^^^^ mutable borrow occurs here
9 |     println!("Read value: {}", read_value);
  |                                    -------- immutable borrow later used here

这样就展示了Rust借用机制如何防止数据竞争，违反规则时会导致编译失败。

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