在Rust中，我們從引用借用的規(guī)則中知道有不可變(共享)引用和可變(獨(dú)占)引用。

如果我們有一個(gè)共享引用，我們可以想要多少就有多少。這是因?yàn)檫@些引用不允許我們改變它們指向的值，所以同時(shí)有多個(gè)引用是可以的。

可變引用則不然，顧名思義，可變引用允許我們改變它們所指向的值。所以在這種情況下，對(duì)值有多個(gè)引用是不行的。例如，考慮兩個(gè)線程，其中每個(gè)線程都持有一個(gè)獨(dú)占引用并同時(shí)更改其值。線程運(yùn)行后的值應(yīng)該是什么？確切地說，這是一個(gè)未定義的行為！

那么為什么Rust允許我們擁有可共享的可變?nèi)萜髂兀窟@不是打破了Rust的借用規(guī)則嗎？這是因?yàn)檫@些容器有限制，允許以安全的方式使用它們，同時(shí)仍然提供允許可變的api。這就是為什么這些類型提供“內(nèi)部可變性”，當(dāng)使用它們時(shí)，它們作為容器施加限制，在這些限制下，它們所持有的類型可以被安全地修改！

Cell 如何提供內(nèi)部可變性？

基本上，Cell通過確保沒有指向其保存的數(shù)據(jù)的指針并且在單線程環(huán)境中執(zhí)行來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

有了這些限制，更改Cell中的數(shù)據(jù)是完全可以的。想想看，如果我們知道Cell中沒有指向數(shù)據(jù)的指針，并且它不是跨線程共享的，則可以保證我們對(duì)它具有獨(dú)占訪問權(quán)。

現(xiàn)在的問題是，Cell是如何施加這些約束的？Cell通過從不返回對(duì)其內(nèi)部數(shù)據(jù)的引用來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，它總是返回?cái)?shù)據(jù)的副本。因此，這已經(jīng)告訴Cell適用于內(nèi)存開銷小的類型，例如整數(shù)。

此外，Cell沒有實(shí)現(xiàn)Sync，因此它不能在線程邊界之間共享。

Cell的構(gòu)建塊是UnsafeCell，這是Rust內(nèi)部可變性的構(gòu)建塊之一。UnsafeCell允許我們?cè)谌魏螘r(shí)候獲得一個(gè)原始的獨(dú)占指針，指向它所保存的數(shù)據(jù)。這當(dāng)然是一個(gè)不安全的操作，所以我們必須在unsafe{}塊中進(jìn)行操作。

Cell的一種可能的簡(jiǎn)化實(shí)現(xiàn)是：

use std::cell::UnsafeCell;

struct Cell<T> {
    value: UnsafeCell<T>
}

// 禁止跨線程使用Cell
impl<T> !Sync for Cell<T> {}

impl<T> Cell<T> {
    pub fn new(value: T) -> Self {
        Cell { value: UnsafeCell::new(value) }
    }

    pub fn set(self, value: T) {
        // 用一個(gè)新值覆蓋單元格所指向的值
        unsafe { *self.value.get() = value }
    }

    pub fn get(&self) -> T where T: Copy {
        // 返回Cell所指向的數(shù)據(jù)的副本
        unsafe { *self.value.get() }
    }
}

這里我們使用UnsafeCell來存儲(chǔ)Cell的數(shù)據(jù)，不允許在線程之間共享此類型，最后，我們從不引用Cell中的數(shù)據(jù)。注意，get方法只適用于實(shí)現(xiàn)Copy的類型，并且返回內(nèi)部類型的副本。

在本文中，我們探討了Rust的Cell類型，我們了解到Cell通過對(duì)其持有的數(shù)據(jù)施加約束來允許內(nèi)部可變性。