Question

fn works<'a>(foo: &Option<&'a mut String>, s: &'a mut String) {}
fn error<'a>(foo: &RefCell<Option<&'a mut String>>, s: &'a mut String) {}

let mut s = "hi".to_string();

let foo = None;
works(&foo, &mut s);

// with this, it errors
// let bar = RefCell::new(None);
// error(&bar, &mut s);

s.len();

如果我在注释中输入两行，则会出现以下错误：

error[E0502]: cannot borrow `s` as immutable because it is also borrowed as mutable
  --> <anon>:16:5
   |
14 |     error(&bar, &mut s);
   |                      - mutable borrow occurs here
15 |     
16 |     s.len();
   |     ^ immutable borrow occurs here
17 | }
   | - mutable borrow ends here

works()和errors()的签名看起来非常相似。但显然编译器知道你可以用RefCell欺骗它，因为借用检查器的行为不同。

我甚至可以将RefCell“隐藏”在我自己的另一种类型中，但编译器仍然总是做正确的事情（如果可以使用RefCell则出错）。编译器如何知道所有这些东西以及它是如何工作的？编译器是否将类型标记为“内部可变容器”或类似内容？

Answer 1

RefCell<T>包含UnsafeCell<T>，这是一个特殊的lang item。 UnsafeCell导致错误。您可以查看：

fn error<'a>(foo: &UnsafeCell<Option<&'a mut String>>, s: &'a mut String) {}

...

let bar = UnsafeCell::new(None);
error(&bar, &mut s);

但错误不是由于编译器识别UnsafeCell引入内部可变性，而是T中的UnsafeCell为invariant。事实上，我们可以使用PhantomData重现错误：

struct Contravariant<T>(PhantomData<fn(T)>);

fn error<'a>(foo: Contravariant<&'a i32>, s: &'a mut String) {}

...

let bar = Contravariant(PhantomData);
error(bar, &mut s);

甚至是生命中{* 1}}

中任何逆变或不变的东西

'a

您无法隐藏RefCell的原因是因为方差是通过结构的字段得出的。一旦你在某处使用fn error<'a>(foo: Option<fn(&'a i32)>, s: &'a mut String) {} let bar = None; error(bar, &mut s);，无论多深，编译器都会发现RefCell<T>是不变的。

现在让我们看看编译器如何确定E0502错误。首先，重要的是要记住编译器必须在这里选择两个特定的生命周期：表达式T（&mut s）类型的生命周期和{{'a类型的生命周期1}}（让我们称之为bar）。两者都受到限制：前一生'x必须短于'a的范围，否则我们最终会得到一个比原始字符串更长的引用。 s必须大于'x的范围，否则我们可以通过bar访问悬空指针（如果类型具有生命周期参数，则编译器假定类型可以访问值那一辈子）。

有了这两个基本限制，编译器会执行以下步骤：

bar类型为bar。
Contravariant<&'x i32>函数接受error的任何子类型，其中Contravariant<&'a i32>是'a表达式的生命周期。
因此&mut s应该是bar
Contravariant<&'a i32>与Contravariant<T>相反，即T，然后是U <: T。
因此当Contravariant<T> <: Contravariant<U>是&'x i32的超类型时，可以满足子类型关系。
因此&'a i32 {/ 1}} <{1}}

同样，对于不变类型，派生关系为'x，对于可变，'a比'a更长。

现在，问题是'x的类型中的生命周期一直持续到范围结束（根据上面提到的限制）：

'a == 'x

在逆变和不变情况下，'x超过（或等于）'a意味着语句bar必须包含在范围内，从而导致借记错误。

只有在协变的情况下，我们可以使let bar = Contravariant(PhantomData); // <--- 'x starts here -----+ error(bar, // | &mut s); // <- 'a starts here ---+ | s.len(); // | | // <--- 'x ends here¹ --+---+ // | // <--- 'a ends here² --+ } // ¹ when `bar` goes out of scope // ² 'a has to outlive 'x的范围缩短到'a，允许在调用'x之前删除临时对象s.len()（意思是：at 'a，'x不再被视为借用了）：

&mut s

这个错误是由于编译器对RefCell的特殊了解吗？

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