如何在Rust中使用泛型类型的内部可变性

Question

我想在Rust中设计一个结构，该结构可以用实现Digest特性的对象来构造，并抽象方法背后的哈希行为。下面是一个不编译的简单示例：

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()
}
}

这无法编译，因为self在方法签名中是免疫借用的，因此self.digest不能免疫借用。因此，它尝试复制它，但由于D泛型没有被定义为遵守Copy特性，因此它失败了。

不管怎样，我宁愿不复制它。我宁愿举一个例子。我尝试过的一些东西：

• 更改方法签名以采用mut self。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字段封装在RefMut或Cell中，试图采用内部可变性，但我无法找到正确的方法，在不尝试复制值的情况下可变地借用digest。此外，如果可能的话，我更愿意在编译时保留借用支票。

• 将D的类型更改为返回Digest实例的函数，并使用它在hash()方法内实例化新摘要。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。这似乎很有挑战性，因为我想支持不同的哈希算法，这些算法可以产生不同大小的哈希。

我曾试图使用泛型来获得特征边界在编译时的好处，但必须承认，在与行为需要可变性的对象进行组合时，内部可变性的挑战正在阻碍我。非常感谢使用惯用Rust解决方案来解决这一设计挑战的人。

额外的好处——如何避免to_vec()副本，只返回finalize_reset()返回的数组？

Answer 1

无论如何，我宁愿不复制它。我宁愿拥有[self.digest]的一个实例。

问题是self.digest.chain()消耗(拥有)self.digest，这是Digest::chain()合同的基本部分，您不能更改。内部可变性没有帮助，因为这不是可变性问题，而是对象生存期问题——在移动或丢弃对象后，不能使用对象。

不过，让digest成为一个创建摘要的函数的想法应该是可行的。它将需要两个泛型类型，一个用于摘要类型，其特征界为Digest，另一个用于工厂，其特征边界为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()副本，只返回finalize_reset()返回的数组？

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

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

Answer 2

要添加到user4815162342的摘要工厂答案中，这里有一个使用内部可变性的替代实现：

use digest::Digest;
use std::cell::RefCell;
struct Crypto<D: Digest> {
digest: RefCell<D>,
}
impl<D> Crypto<D>
where
D: Digest,
{
pub fn hash(&self, data: &[u8]) -> Vec<u8> {
let mut digest = self.digest.borrow_mut();
digest.update(&data);
digest.finalize_reset().to_vec()
}
}

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