为什么通过提取方法进行重构会触发借用检查器错误？

我的网络应用程序的架构可以简化为以下内容：

use std::collections::HashMap;

/// Represents remote user. Usually has fields,
/// but we omit them for the sake of example.
struct User;

impl User {
    /// Send data to remote user.
    fn send(&mut self, data: &str) {
        println!("Sending data to user: \"{}\"", data);
    }
}

/// A service that handles user data.
/// Usually has non-trivial internal state, but we omit it here.
struct UserHandler {
    users: HashMap<i32, User>,  // Maps user id to User objects.
    counter: i32  // Represents internal state
}

impl UserHandler {
    fn handle_data(&mut self, user_id: i32, data: &str) {
        if let Some(user) = self.users.get_mut(&user_id) {
            user.send("Message received!");
            self.counter += 1;
        }
    }
}

fn main() {
    // Initialize UserHandler:
    let mut users = HashMap::new();
    users.insert(1, User{});
    let mut handler = UserHandler{users, counter: 0};

    // Pretend we got message from network:
    let user_id = 1;
    let user_message = "Hello, world!";
    handler.handle_data(user_id, &user_message);
}

这工作正常。我想在中创建一个单独的方法UserHandler当我们已经确定具有给定 id 的用户存在时，它会处理用户输入。所以就变成了：

impl UserHandler {
    fn handle_data(&mut self, user_id: i32, data: &str) {
        if let Some(user) = self.users.get_mut(&user_id) {
            self.handle_user_data(user, data);
        }
    }

    fn handle_user_data(&mut self, user: &mut User, data: &str) {
        user.send("Message received!");
        self.counter += 1;
    }
}

突然编译不了！

error[E0499]: cannot borrow `*self` as mutable more than once at a time
  --> src/main.rs:24:13
   |
23 |         if let Some(user) = self.users.get_mut(&user_id) {
   |                             ---------- first mutable borrow occurs here
24 |             self.handle_user_data(user, data);
   |             ^^^^                  ---- first borrow later used here
   |             |
   |             second mutable borrow occurs here

乍一看，错误非常明显：你不能有一个可变的引用self和一个属性self- 就像有两个可变引用self。但那又怎样呢，我do原始代码中有两个像这样的可变引用！

1. 为什么这个简单的重构会触发借用检查器错误？
2. 我如何解决它并分解UserHandler::handle_data像这样的方法？

如果您想知道为什么我想要这样的重构，请考虑这样一种情况：用户可以发送多种类型的消息，所有类型的消息都需要以不同的方式处理，但有一个共同的部分：必须知道哪些消息User对象发送此消息。

编译器阻止你借用是正确的HashMap两次。假设在handle_user_data()你也尝试过借self.users。你会违反 Rust 中的借用规则，因为你已经有了一个可变的借用，而且你只能拥有一个。

既然借不到self两次为你handle_user_data()，我会提出一个解决方案。我不知道它是否是最好的，但它的工作原理没有不安全且没有开销（我认为）。

这个想法是使用一个中间结构来借用其他字段self:

impl UserHandler {
    fn handle_data(&mut self, user_id: i32, data: &str) {
        if let Some(user) = self.users.get_mut(&user_id) {
            Middle::new(&mut self.counter).handle_user_data(user, data);
        }
    }
}

struct Middle<'a> {
    counter: &'a mut i32,
}

impl<'a> Middle<'a> {
    fn new(counter: &'a mut i32) -> Self {
        Self {
            counter
        }
    }

    fn handle_user_data(&mut self, user: &mut User, data: &str) {
        user.send("Message received!");
        *self.counter += 1;
    }
}

这样，编译器就知道我们不能借用users twice.

如果您只有一两个东西可以借用，一个快速的解决方案是使用一个将它们作为参数的关联函数：

impl UserHandler {
    fn handle_user_data(user: &mut User, data: &str, counter: &mut i32) {
        // ...
    }
}

我们可以改进这个设计：

struct UserHandler {
    users: HashMap<i32, User>, // Maps user id to User objects.
    middle: Middle,              // Represents internal state
}

impl UserHandler {
    fn handle_data(&mut self, user_id: i32, data: &str) {
        if let Some(user) = self.users.get_mut(&user_id) {
            self.middle.handle_user_data(user, data);
        }
    }
}

struct Middle {
    counter: i32,
}

impl Middle {
    fn new(counter: i32) -> Self {
        Self {
            counter
        }
    }

    fn handle_user_data(&mut self, user: &mut User, data: &str) {
        user.send("Message received!");
        self.counter += 1;
    }
}

现在我们确信我们没有开销并且语法更加清晰。

更多信息请参阅 Niko Matsakis 的博客文章NLL 之后：过程间冲突 http://smallcultfollowing.com/babysteps/blog/2018/11/01/after-nll-interprocedural-conflicts/。将此答案映射到博客文章：

• 解决方案#1 ->“将结构视为一般但极端的解决方案”部分
• 解决方案#2 ->“自由变量作为一般但极端的解决方案”部分（此处表示为关联函数）
• 解决方案#3 ->“分解为可能的修复”部分