如何在 Rust 中使用具有泛型类型的内部可变性？

如何解决如何在 Rust 中使用具有泛型类型的内部可变性？

我想在 Rust 中设计一个结构体，该结构体可以用实现 Digest 特征的对象构造，并抽象出方法背后的哈希行为。这是一个无法编译的简单示例：

use digest::Digest;

struct Crypto<D: Digest> {
    digest: D,}

impl<D> Crypto<D>
where
    D: Digest,{
    pub fn hash(&self,data: &[u8]) -> Vec<u8> {
        self.digest.chain(&data).finalize_reset().to_vec()
    }
}

这将无法编译，因为 self 在方法签名中是不可改变的借用，所以 self.digest 不能被永久借用。因此，它尝试复制它，但由于 D 泛型未定义为遵循 copy 特性，因此它失败了。

无论如何，我宁愿不复制它。我宁愿有一个实例。我尝试过的一些事情：

更改方法签名以采用 mut self 代替。但这会将对象的所有权转移到方法中，之后就不能再使用了。
将 digest 字段包装在 RefMut 或 Cell 中，以尝试采用 internal mutability，但我无法找出正确的方法然后可变地借用 digest 而不尝试复制值。此外，如果可能，更愿意在编译时保留借用检查。
将 D 的类型更改为返回 Digest 实例的函数，并使用它在 hash() 方法中实例化新摘要。但是，即使我将其定义为 D: Box<dyn Digest>，编译器也会抱怨 the value of the associated type OutputSize (from trait digest::Digest) must be specified。所以这看起来很有挑战性，因为我想支持不同的散列算法，这些算法会产生不同大小的散列。

我试图使用泛型来获得 trait bound 在编译时的好处，但不得不承认，在与行为需要可变性的对象组合时，内部可变性的挑战阻碍了我。非常感谢针对此设计挑战的惯用 Rust 解决方案的指针。

奖励 - 如何避免 to_vec() 副本而只返回 the array returned by finalize_reset()？

解决方法

无论如何，我宁愿不复制它。我宁愿拥有 [self.digest] 的一个实例。

问题在于 self.digest.chain() 消费（拥有）self.digest，这是 Digest::chain() 合同的基本部分，您无法更改。内部可变性无济于事，因为它不是可变性问题，而是对象生命周期问题 - 您无法在移动或删除对象后使用它。

不过，您将 digest 设为创建摘要的函数的想法应该可行。它将需要两种泛型类型，一种用于摘要类型，特征边界为 Digest，另一种用于工厂，特征边界为 Fn() -> D：

struct Crypto<F> {
    digest_factory: F,}

impl<D,F> Crypto<F>
where
    D: Digest,F: Fn() -> D,{
    pub fn hash(&self,data: &[u8]) -> Vec<u8> {
        (self.digest_factory)()
            .chain(&data)
            .finalize()  // use finalize as the object is not reused
            .to_vec()
    }
}

如何避免 to_vec() 复制而只返回 finalize_reset() 返回的数组？

您可以让 hash() 返回与 finalize()、digest::Output<D> 相同的类型：

pub fn hash(&self,data: &[u8]) -> digest::Output<D> {
    (self.digest_factory)()
        .chain(&data)
        .finalize()
}

要添加到 user4815162342's digest factory answer，这是使用内部可变性的替代实现：

<a href="https://www.google.com" aria-label="Some title Some description">
  <span class="title" aria-hidden="true">Some title</span>
  <span class="description" aria-hidden="true">Some description</span>
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