面试题：Rust内部可变性：基础示例分析

Question

给定如下Rust代码片段： ```rust struct Counter { value: i32, } impl Counter { fn new() -> Counter { Counter { value: 0 } } fn increment(&self) { // 此处尝试修改value值 self.value += 1; } } ``` 这段代码在编译时会报错，请问如何使用内部可变性相关知识修改代码，使得`increment`方法能够成功增加`value`的值？

Answer 1

1. 修改结构体定义：
   • 使用Cell类型来实现内部可变性。Cell允许在不可变引用上进行修改。

   use std::cell::Cell;
   
   struct Counter {
       value: Cell<i32>,
   }
   

2. 修改new方法：
   • 初始化Cell类型的value。

   impl Counter {
       fn new() -> Counter {
           Counter { value: Cell::new(0) }
       }
   }
   

3. 修改increment方法：
   • 使用Cell的set方法来修改值。

   impl Counter {
       fn increment(&self) {
           self.value.set(self.value.get() + 1);
       }
   }
   

完整代码如下：

use std::cell::Cell;

struct Counter {
    value: Cell<i32>,
}

impl Counter {
    fn new() -> Counter {
        Counter { value: Cell::new(0) }
    }

    fn increment(&self) {
        self.value.set(self.value.get() + 1);
    }
}

另外，如果需要在多线程环境下使用内部可变性，可以使用RefCell（单线程安全）或Mutex（多线程安全）。例如使用RefCell的方式如下：

1. 修改结构体定义：

   use std::cell::RefCell;
   
   struct Counter {
       value: RefCell<i32>,
   }
   

2. 修改new方法：

   impl Counter {
       fn new() -> Counter {
           Counter { value: RefCell::new(0) }
       }
   }
   

3. 修改increment方法：

   impl Counter {
       fn increment(&self) {
           let mut value = self.value.borrow_mut();
           *value += 1;
       }
   }
   

完整代码如下：

use std::cell::RefCell;

struct Counter {
    value: RefCell<i32>,
}

impl Counter {
    fn new() -> Counter {
        Counter { value: RefCell::new(0) }
    }

    fn increment(&self) {
        let mut value = self.value.borrow_mut();
        *value += 1;
    }
}