当我可以使用Cell或RefCell时，我应该选择哪个？

Posted 2021-04-21

从std::cell documentation，我看到Cell“只与实现Copy的类型兼容”。这意味着我必须将RefCell用于非Copy类型。

当我确实有Copy类型时，使用一种类型的细胞而不是另一种细胞是否有益处？我假设答案是“是”，因为否则两种类型都不存在！使用一种类型而不是另一种类型有什么好处和权衡？

这是一个愚蠢的，用Cell和RefCell来实现相同目标的例子：

use std::cell::{Cell,RefCell};

struct ThingWithCell {
    counter: Cell<u8>,
}

impl ThingWithCell {
    fn new() -> ThingWithCell {
        ThingWithCell { counter: Cell::new(0) }
    }

    fn increment(&self) {
        self.counter.set(self.counter.get() + 1);
    }

    fn count(&self) -> u8 { self.counter.get() }
}

struct ThingWithRefCell {
    counter: RefCell<u8>,
}

impl ThingWithRefCell {
    fn new() -> ThingWithRefCell {
        ThingWithRefCell { counter: RefCell::new(0) }
    }

    fn increment(&self) {
        let mut counter = self.counter.borrow_mut();
        *counter = *counter + 1;
    }

    fn count(&self) -> u8 { *self.counter.borrow_mut() }
}


fn main() {
    let cell = ThingWithCell::new();
    cell.increment();
    println!("{}", cell.count());

    let cell = ThingWithRefCell::new();
    cell.increment();
    println!("{}", cell.count());
}

答案

我认为考虑Cell和RefCell之间的其他语义差异很重要：

• Cell为您提供值，RefCell与参考
• Cell从不恐慌，RefCell可以恐慌

让我们想象一下这些差异很重要的情况：

let cell = Cell::new(foo);
{
    let mut value = cell.get();
    // do some heavy processing on value
    cell.set(value);
}

在这种情况下，如果我们想象一些具有大量回调的复杂工作流并且cell是全局状态的一部分，那么cell的内容可能被修改为“重处理”的副作用，并且这些潜在的变化当value被写回cell时，将会丢失。

另一方面，使用RefCell的类似代码：

let cell = RefCell::new(foo);
{
    let mut_ref = cell.borrow_mut().unwrap();
    // do some heavy processing on mut_ref
}

在这种情况下，任何修改cell作为“重处理”的副作用是被禁止的，并且会导致恐慌。因此，您确定cell的值不会在不使用mut_ref的情况下发生变化

我会根据它所持有的值的语义决定使用哪个，而不仅仅是Copy特性。如果两者都可以接受，那么Cell比另一种更轻，更安全，因此更为可取。

另一答案

如果可以，你应该使用Cell。

Cell根本不使用运行时检查。它所做的只是一个不允许别名的封装，并告诉编译器它是一个内部可变的插槽。在大多数情况下，它应编译为与没有单元格包装的类型完全相同的代码。

相比之下，RefCell使用一个简单的使用计数器来检查借用与运行时的可变借用，如果你违反了例如可变借用的排他性，那么检查可能会在运行时导致恐慌。可能的恐慌可能是优化的障碍。

至少还有一个区别。 Cell永远不会让你得到一个指向存储值本身的指针。所以，如果你需要，RefCell是唯一的选择。

另一答案

TL; DR：Cell，你可以。

---

答案很长：Cell和RefCell有一个相似的名字，因为它们都允许内部可变性，但它们有不同的目的：

Cell

它是T的一个包装，它禁止一次多次共享它：你不能不可靠地借用内部数据。此包装器没有任何开销，但由于此限制，您只能执行以下操作：

• 设置内部值，
• 用其他东西交换内在价值，
• 复制内部值（仅当T为Copyable时）。

由于它的限制，Cell表现得像一个独家借用，又名&mut T。因此，改变内在值总是安全的。总结一下：

• 优点：没有开销
• 优点：总是可变的
• 限制：有些操作是不可能的

 RefCell

它是T的一个包装器，它“删除”编译时借用检查：修改内部值的操作将共享引用&self带到RefCell。通常，这将是不安全的，但是每个修改操作首先验证该值以前未被借用。可变借用的排他性在运行时得到验证。

总结一下：

• 限制：非常小的开销
• 限制：并非总是可变的，如果以前是可变的借用（注意，在这种情况下某些操作可能会出现恐慌）
• 优点：您不限于您可以执行的操作

What should you chose?

优点和局限是彼此的一面镜子。您的问题的答案是：如果Cell的限制不打扰您，请使用它，因为除此之外，它只有优势。但是，如果您想要更灵活的内部可变性，请使用RefCell。