面试题：Rust中不可变引用与可变引用同时存在的限制

Question

在Rust中，描述一下为什么不能同时存在一个可变引用和多个不可变引用？请举例说明违反此规则时编译器会给出什么错误信息，并解释如何修改代码以避免该错误。

Answer 1

原因

Rust遵循所有权和借用规则，其核心目标是在编译时确保内存安全，避免数据竞争。可变引用允许修改数据，而不可变引用只允许读取数据。如果同时存在一个可变引用和多个不可变引用，可能会导致数据竞争，因为可变引用可能在不可变引用读取数据时修改数据。

举例及错误信息

fn main() {
    let mut num = 5;

    let ref1 = #
    let ref2 = #
    let mut_ref = &mut num; // 错误：不能同时存在可变引用和不可变引用

    println!("ref1: {}, ref2: {}", ref1, ref2);
    *mut_ref = 6;
}

编译器会给出类似如下错误信息：

error[E0502]: cannot borrow `num` as mutable because it is also borrowed as immutable
 --> src/main.rs:6:18
  |
4 |     let ref1 = #
  |                  --- immutable borrow occurs here
5 |     let ref2 = #
  |                  --- immutable borrow occurs here
6 |     let mut_ref = &mut num;
  |                  ^^^^^^^^^ mutable borrow occurs here
7 |
8 |     println!("ref1: {}, ref2: {}", ref1, ref2);
  |                                           ---- immutable borrow later used here

修改方式

1. 分开作用域：

fn main() {
    let mut num = 5;

    {
        let ref1 = #
        let ref2 = #
        println!("ref1: {}, ref2: {}", ref1, ref2);
    }

    {
        let mut_ref = &mut num;
        *mut_ref = 6;
    }
}

2. 先修改，再读取：

fn main() {
    let mut num = 5;

    let mut_ref = &mut num;
    *mut_ref = 6;

    let ref1 = #
    let ref2 = #
    println!("ref1: {}, ref2: {}", ref1, ref2);
}

通过这两种方式，可以确保在任何时刻，要么只有可变引用（没有不可变引用），要么只有不可变引用（没有可变引用），从而避免数据竞争。