Cell, RefCell
前面我們提到，Rust 通過其所有權機制，嚴格控制擁有和借用關係，來保證程序的安全，並且這種安全是在編譯期可計算、可預測的。但是這種嚴格的控制，有時也會帶來靈活性的喪失，有的場景下甚至還滿足不了需求。
因此，Rust 標準庫中，設計了這樣一個系統的組件：Cell, RefCell，它們彌補了 Rust 所有權機制在靈活性上和某些場景下的不足。同時，又沒有打破 Rust 的核心設計。它們的出現，使得 Rust 革命性的語言理論設計更加完整，更加實用。
具體是因為，它們提供了 內部可變性（相對於標準的 繼承可變性 來講的）。
通常，我們要修改一個對象，必須
- 成為它的擁有者，並且聲明
mut； - 或 以
&mut的形式，借用；
而通過 Cell, RefCell，我們可以在需要的時候，就可以修改裡面的對象。而不受編譯期靜態借用規則束縛。
Cell
Cell 有如下特點：
Cell<T>只能用於T實現了Copy的情況；
.get()
.get() 方法，返回內部值的一個拷貝。比如：
use std::cell::Cell;
let c = Cell::new(5);
let five = c.get();
.set()
.set() 方法，更新值。
use std::cell::Cell;
let c = Cell::new(5);
c.set(10);
RefCell
相對於 Cell 只能包裹實現了 Copy 的類型，RefCell 用於更普遍的情況（其它情況都用 RefCell）。
相對於標準情況的 靜態借用，RefCell 實現了 運行時借用，這個借用是臨時的。這意味著，編譯器對 RefCell 中的內容，不會做靜態借用檢查，也意味著，出了什麼問題，用戶自己負責。
RefCell 的特點：
- 在不確定一個對象是否實現了
Copy時，直接選RefCell； - 如果被包裹對象，同時被可變借用了兩次，則會導致線程崩潰。所以需要用戶自行判斷；
RefCell只能用於線程內部，不能跨線程；RefCell常常與Rc配合使用（都是單線程內部使用）；
我們來看實例：
use std::collections::HashMap;
use std::cell::RefCell;
use std::rc::Rc;
fn main() {
let shared_map: Rc<RefCell<_>> = Rc::new(RefCell::new(HashMap::new()));
shared_map.borrow_mut().insert("africa", 92388);
shared_map.borrow_mut().insert("kyoto", 11837);
shared_map.borrow_mut().insert("piccadilly", 11826);
shared_map.borrow_mut().insert("marbles", 38);
}
從上例可看出，用了 RefCell 後，外面是 不可變引用 的情況，一樣地可以修改被包裹的對象。
常用方法
.borrow()
不可變借用被包裹值。同時可存在多個不可變借用。
比如：
use std::cell::RefCell;
let c = RefCell::new(5);
let borrowed_five = c.borrow();
let borrowed_five2 = c.borrow();
下面的例子會崩潰：
use std::cell::RefCell;
use std::thread;
let result = thread::spawn(move || {
let c = RefCell::new(5);
let m = c.borrow_mut();
let b = c.borrow(); // this causes a panic
}).join();
assert!(result.is_err());
.borrow_mut()
可變借用被包裹值。同時只能有一個可變借用。
比如：
use std::cell::RefCell;
let c = RefCell::new(5);
let borrowed_five = c.borrow_mut();
下面的例子會崩潰：
use std::cell::RefCell;
use std::thread;
let result = thread::spawn(move || {
let c = RefCell::new(5);
let m = c.borrow();
let b = c.borrow_mut(); // this causes a panic
}).join();
assert!(result.is_err());
.into_inner()
取出包裹值。
use std::cell::RefCell;
let c = RefCell::new(5);
let five = c.into_inner();
一個綜合示例
下面這個示例，表述的是如何實現兩個對象的循環引用。綜合演示了 Rc, Weak, RefCell 的用法
use std::rc::Rc;
use std::rc::Weak;
use std::cell::RefCell;
struct Owner {
name: String,
gadgets: RefCell<Vec<Weak<Gadget>>>,
// 其他字段
}
struct Gadget {
id: i32,
owner: Rc<Owner>,
// 其他字段
}
fn main() {
// 創建一個可計數的Owner。
// 注意我們將gadgets賦給了Owner。
// 也就是在這個結構體裡， gadget_owner包含gadets
let gadget_owner : Rc<Owner> = Rc::new(
Owner {
name: "Gadget Man".to_string(),
gadgets: RefCell::new(Vec::new()),
}
);
// 首先，我們創建兩個gadget，他們分別持有 gadget_owner 的一個引用。
let gadget1 = Rc::new(Gadget{id: 1, owner: gadget_owner.clone()});
let gadget2 = Rc::new(Gadget{id: 2, owner: gadget_owner.clone()});
// 我們將從gadget_owner的gadgets字段中持有其可變引用
// 然後將兩個gadget的Weak引用傳給owner。
gadget_owner.gadgets.borrow_mut().push(Rc::downgrade(&gadget1));
gadget_owner.gadgets.borrow_mut().push(Rc::downgrade(&gadget2));
// 遍歷 gadget_owner的gadgets字段
for gadget_opt in gadget_owner.gadgets.borrow().iter() {
// gadget_opt 是一個 Weak<Gadget> 。 因為 weak 指針不能保證他所引用的對象
// 仍然存在。所以我們需要顯式的調用 upgrade() 來通過其返回值(Option<_>)來判
// 斷其所指向的對象是否存在。
// 當然，這個Option為None的時候這個引用原對象就不存在了。
let gadget = gadget_opt.upgrade().unwrap();
println!("Gadget {} owned by {}", gadget.id, gadget.owner.name);
}
// 在main函數的最後， gadget_owner, gadget1和daget2都被銷燬。
// 具體是，因為這幾個結構體之間沒有了強引用（`Rc<T>`），所以，當他們銷燬的時候。
// 首先 gadget1和gadget2被銷燬。
// 然後因為gadget_owner的引用數量為0，所以這個對象可以被銷燬了。
// 循環引用問題也就避免了
}