Rust 内部可变性之Cell和RefCell

内部可变性是指当你有一个不可变引用，但是你可以改变内部值。

Cell和RefCell可以实现内部可变性：
1.Cell包装Copy值，并且没有借用检查；
2.RefCell包装任何类型的值，有运行时借用检查，并且需要用borrow或borrow_mut锁定，分别提供一个不可变或可变引用；
3.Cell和RefCell都不是线程安全的。

Cell和RefCell的区别：

pub struct Cell<T: ?Sized> {
    value: UnsafeCell<T>,
}

pub struct RefCell<T: ?Sized> {
	// 维护了一个T的引用计数
    borrow: Cell<BorrowFlag>,
    // Stores the location of the earliest currently active borrow.
    // This gets updated whenever we go from having zero borrows
    // to having a single borrow. When a borrow occurs, this gets included
    // in the generated `BorrowError/`BorrowMutError`
    #[cfg(feature = "debug_refcell")]
    borrowed_at: Cell<Option<&'static crate::panic::Location<'static>>>,
    value: UnsafeCell<T>,
}

RefCell相比Cell，内部维护了一个包装对象的引用计数。

当通过RefCell的borrow获取一个不可变引用时，内部引用计数加一，当获取的引用离开作用域，内部引用计数减一；

当通过RefCell的borrow_mut获取一个可变引用时，首先检测引用计数是否为0，如果为0，正常返回，如果不为0，直接panic，其实RefCell.borrow时也会做类似的检测，当已经获取了可变引用也是直接panic，当然为了避免panic，我们可以用RefCell.try_borrow和RefCell.try_borrow_mut来获取一个Result类型。

由于Cell并未引入引用计数，所以Cell需要满足T: Copy。

impl<T: Copy> Cell<T> {}

对于Cell而言，通过get获取到的是原有对象的拷贝，set则使用新的对象替换旧的对象。
RefCell没有这个约束，它的操作都是通过返回可变引用完成。

由于实现机制上的差别，Cell只能包装Copy类型，而RefCell能够包装任何类型，所以在一个结构体没有实现Copy的情况下，应该选择使用RefCell。

由于上述差异，RefCell更加常用，通常的做法是配合Rc，组成Rc>。

示例代码：
1.Cell

use std::cell::Cell;

#[derive(Debug)]
struct Person {
    name: String,
    age: Cell<usize>,
}

fn main() {
    let person = Person {
        name: "XiaoMing".to_string(),
        age: Cell::new(18),
    };

    let p = &person;
    p.age.set(20);
    // Person { name: "XiaoMing", age: Cell { value: 20 } }
    println!("{:?}", p);
}

2.RefCell

use std::cell::RefCell;

#[derive(Debug)]
struct Person {
    name: String,
    age: RefCell<usize>,
}

fn main() {
    let person = Person {
        name: "XiaoMing".to_string(),
        age: RefCell::new(18),
    };

    let p = &person;
    *p.age.borrow_mut() = 20;
    // Person { name: "XiaoMing", age: Cell { value: 20 } }
    println!("{:?}", p);
}

参考资料
https://www.jianshu.com/p/fa2b5a594305