Rust 高階程式設計 變性的直觀解釋
協變
在Rust中是一個今人迷惑的話題。對於新手可能感知不到這些概念。本篇內容將給出一個更通俗的理解。
首先, 有兩個重要的點我們要關注一下。
變性是一個與通用引數
T
有關的概念
Rust的生命週期引數（‘a）具有子型別化的設計
？關於子型別是什麼，如果你學習過其它高階語言，就很容易理解。
？關於生命週期，你可以理解為一個變數在棧上什麼時候有效，沒被釋放。更通俗的來說。 就是
一個作用域
，
程式碼塊
。
fn
main
（）
{
// 這{}括號包起來的，就是一個作用域，叫行生命週期範圍也行。
// 在括號內的區域性棧變數只在這個括號內有效，
}
// ———————— 結束
Rust中的型變就是允許對一個生命週期引數進行如何的變化：
壽命變短：協變 （子型別向基類進化。縮減作用域。）
壽命變長：逆變 （基類向子型別進化，聽進來很荒謬，擴大生命週期，這時危險的）
沒有關係：不變 （不允許協變與逆變，只允許替換成為相同的型別）
注意：變性這些概念實際上是我們需要做的理論假設， 這樣我們才能確保我們的實現是正確的。不然， 程式會炸，出現各種無效指標。
在Rust中無論你在哪裡看到變性，預設情況下，它表示協變。
現在這裡有一個經典的例子。
先試著猜測輸出結果：
struct
MyCell
<
T
>
{
value
：
T
}
impl
<
T
>
MyCell
<
T
>
{
fn
new
（
value
：
T
）
->
Self
{
MyCell
{
value
}
}
fn
get
（
&
self
）
->
&
T
{
&
self
。
value
}
fn
set
（
&
self
，
new_value
：
T
）
{
// 注意這裡，方法獲取的是一個不可變的例項（&self）不是&mut self。如果你改成了。那就不會
// 有問題了。 編譯時會提示new_value生命週期不足
// 我們需要使用不安全的記憶體寫入方法，製造這個’BUG‘
unsafe
{
std
：：
ptr
：：
write
（
&
self
。
value
as
*
const
_
as
*
mut
T
，
new_value
）；
}
}
}
fn
set_value
（
source
：
&
MyCell
<&
i32
>
）
{
println
！
（
“舊的值是：{}”
，
source
。
get
（））；
let
bugvar
=
100
；
source
。
set
（
&
bugvar
）；
}
fn
main
（）
{
let
a
=
MyCell
：：
new
（
&
10
）；
set_value
（
&
a
）；
println
！
（
“現在的值是：{}”
，
a
。
get
（））；
}
// 最終輸出：
// 舊的值是：10
// 現在的值是：-65374792
Rust忽然變的記憶體不安全了。 造成這種原因的。就是今天所說的
變性。
我們展開一下類似編譯的MIR風格程式碼解析一下問題所在。
’a
：
{
let
a
=
MyCell
：：
new
（
&
‘a
10
）；
’b
：
{
let
bugvar
：
i32
=
100
；
// <—— 這個BUG變數建立在這裡
‘c
：
{
’d
{
source
。
set
（
&
‘d
bugvar
）；
}
}
// <—— bufvar 釋放在這裡
}
println
！
（
“end value： {}”
，
cell
。
value
）；
}
問題的根源在於，我們允許
改變
了MyCell裡包裹的val。
（重點：*這種關係，MyCell對於val來說。是
協變
）
我們把生命週期只有
'b
範圍的變數bugvar，強行塞進了生命週期比它更長的
'a
範圍裡。那麼一但較短的那個離開了作用域。那麼更長的變數卻儲存著他。 結果就是：
炸
指向了一個無效的地址。所以，這就相當於， 我借了100萬給你， 1個月後。 你竟然說是我欠了你100萬。你說會不會炸？ （你不經我同意單方面修改了內部的值）
這段程式碼的生命週期關係：a > b > c > d
劃重點，如果要讓MyCell包裹的值有效，那麼必須裹入一個至少同樣>=a的作用域
那如何告訴編譯器，對MyCell做一些限制呢。
先參考Cell原始碼，核心在於多了一條
#［lang = “unsafe_cell”］
編譯器會認為這是一個不安全的塊，限制你傳入的引數生命週期必須和Cell一樣或更長，否則 編譯報錯。不過
#［lang = “unsafe_cell”］
這條屬性並不對外開放，語言內部使用， 你只有透過其它方式標記我們的MyCell了
pub
struct
Cell
<
T
：
？
Sized
>
{
value
：
UnsafeCell
<
T
>
，
}
#［lang =
“unsafe_cell”
］
// ——> 只是比我們寫的MyCell多了一條這個屬性
pub
struct
UnsafeCell
<
T
：
？
Sized
>
{
value
：
T
，
}
在標準庫中
，有一個叫幽靈資料
PhantomData
，它用於模擬另一個型別，Rust在編譯時會檢查這個標誌，讓MyCell模擬一個特性
struct
MyCell
<
T
>
{
value
：
T
，
_pd
：
std
：：
marker
：：
PhantomData
<
std
：：
cell
：：
UnsafeCell
<
T
>>
}
這裡MyCell模擬了UnsafeCell。變相加上了
#［lang = “unsafe_cell”］
這條屬性讓MyCell的變性保持
不變
。到此。你編譯時就得到一個生命週期不足的錯誤，自己動手試試吧。
變性 整體上來說。 就是一個容器與被包裹值的一種關係
。
變性只是一個概念，不要過度理解造成負擔，你可以想成其實啥也不是，就是一種我們假設的理論性規範， 遵守它， 程式才能正確的執行。不遵守。程式就是一個字： 炸
變性還有
逆變
與
不變
，之後有機會將繼續