Borrow和BorrowMut trait 是Rust標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)std:borrow 模塊中用于處理借用數(shù)據(jù)的trait，通過(guò)實(shí)現(xiàn)Borrow 和BorrowMut trait可以讓一個(gè)類(lèi)型被借用成不同的引用。

1、AsRef VS Borrow 轉(zhuǎn)換與借用

Borrow trait的定義如下:

pub trait Borrow

對(duì)比一下 AsRef:

pub trait AsRef

可以看出AsRef的定義和Borrow的定義十分相像，那么既然有了AsRef trait，為啥還有Borrow trait的存在呢？

AsRef trait用來(lái)表示**類(lèi)型轉(zhuǎn)換， **Borrow trait用來(lái)表示 借用數(shù)據(jù)， 在Rust中，為不同的語(yǔ)義不同的使用情況提供不同的類(lèi)型表示是很常見(jiàn)的。

一個(gè)類(lèi)型通過(guò)實(shí)現(xiàn) Borrow trait，在 borrow()方法中提供對(duì) T 的引用/借用，表達(dá)的語(yǔ)義是可以作為某個(gè)類(lèi)型 T被借用，而非轉(zhuǎn)換。一個(gè)類(lèi)型可以自由地借用為幾個(gè)不同的類(lèi)型，也可以用可變的方式借用。

Borrow trait這類(lèi)特性存在的意義旨在于解決特定領(lǐng)域的問(wèn)題，例如在 Hashset，HashMap，BTreeSet，BtreeMap 中使用 &str 查詢(xún) String 類(lèi)型的鍵。

所以 Borrow 和 AsRef 如何選呢？

• 當(dāng)你想把不同類(lèi)型的借用進(jìn)行統(tǒng)一抽象，或者當(dāng)你要建立一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以同等方式處理自擁有值（ownered）和借用值（borrowed）時(shí)，例如散列（hash）和比較（compare）時(shí)，選擇Borrow。
• 當(dāng)你想把某個(gè)類(lèi)型直接轉(zhuǎn)換為引用，并且你正在編寫(xiě)通用代碼時(shí)，選擇AsRef。比較簡(jiǎn)單的情況。

2、Borrow 和 BorrowMut 實(shí)現(xiàn)借用數(shù)據(jù)

BorrowMut trait的定義如下:

pub trait BorrowMut

BorrowMut trait類(lèi)似于Borrow,用于可變借用。BorrowMut trait繼承自Borrowed trait。因此，一個(gè)類(lèi)型如果實(shí)現(xiàn)了BorrowMut trait，則它也實(shí)現(xiàn)了Borrowed trait。

從Borrow trait的文檔中看，它對(duì)類(lèi)型實(shí)現(xiàn)借用數(shù)據(jù)強(qiáng)加了更多的限制:

如果一個(gè)類(lèi)型U實(shí)現(xiàn)了Borrow，在為U實(shí)現(xiàn)額外的trait(特別是實(shí)現(xiàn)Eq, Ord, Hash)的時(shí)候應(yīng)該實(shí)現(xiàn)與T相同的行為。

這句話可以從例子理解，例如String實(shí)現(xiàn)了Borrow，那么在為String實(shí)現(xiàn)Eq, Ord, Hash等trait時(shí)，實(shí)現(xiàn)的行為應(yīng)該與str實(shí)現(xiàn)相同。

Borrow trait的文檔中給了一個(gè)HashMap的例子，HashMap利用了String實(shí)現(xiàn)Borrow時(shí)，String和str對(duì)Eq, Hash的實(shí)現(xiàn)是相同的這一點(diǎn)，可以讓我們可以使用&str作為Key來(lái)訪問(wèn)一個(gè)HashMap。HashMap的定義如下:

use std::borrow::Borrow;
use std:#:Hash;

pub struct HashMap

可以看到get方法的參數(shù)k類(lèi)型是&Q，而不是&K。Q的trait bound是Hash + Eq + ?Sized，而K的trait bound是Borrow。這里K實(shí)現(xiàn)了Borrow， Hash, Eq等作為額外的trait，Borrow trait約定的限制是K和Q對(duì)這些額外trait的實(shí)現(xiàn)行為是相同的。

上面例子說(shuō)明在寫(xiě)通用的代碼時(shí)，如果依賴(lài)了Hash, Eq等這些額外的trait的相同的行為，會(huì)使用Borrow trait。這些trait作為trait bounds出現(xiàn)。

再看一個(gè)例子：

// 這個(gè)結(jié)構(gòu)體能不能作為 HashMap 的 key？
pub struct CaseInsensitiveString(String);


// 它實(shí)現(xiàn) Eq 沒(méi)有問(wèn)題
impl PartialEq for CaseInsensitiveString {
    fn eq(&self, other: &Self) -> bool {
       // 但這里比較是要求忽略了 ascii 大小寫(xiě)
        self.0.eq_ignore_ascii_case(&other.0)
    }
}


impl Eq for CaseInsensitiveString { }
// 實(shí)現(xiàn) Hash 沒(méi)有問(wèn)題
// 但因?yàn)?eq 忽略大小寫(xiě)，那么 hash 計(jì)算也必須忽略大小寫(xiě)
impl Hash for CaseInsensitiveString {
    fn hash

但是 CaseInsensitiveString 可以實(shí)現(xiàn) Borrow嗎？

很顯然，CaseInsensitiveString 和 str 對(duì) Hash 的實(shí)現(xiàn)不同，str 是不會(huì)忽略大小寫(xiě)的。因此，CaseInsensitiveString不能實(shí)現(xiàn)Borrow，所以 CaseInsensitiveString 不能作為 HashMap 的 key，編譯器就可以通過(guò) Borrow trait 來(lái)識(shí)別這種情況了。但是 CaseInsensitiveString 完全可以實(shí)現(xiàn) AsRef 。這就是 Borrow 和 AsRef 的區(qū)別，Borrow 更加嚴(yán)格一些，并且表示的語(yǔ)義和 AsRef 完全不同。

3、Borrow和BorrowMut的blanket implement

對(duì)于Borrow和BorrowMut，Rust為泛型T和&T自動(dòng)實(shí)現(xiàn)了這兩個(gè)trait。

#[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
impl

4. 為什么Borrow和BorrowMut被定義為泛型trait

被定義為泛型trait，這樣就可以讓同一個(gè)類(lèi)型同時(shí)有多個(gè)Borrow和BorrowMut trait的實(shí)現(xiàn)， 這樣這個(gè)類(lèi)型就可以同時(shí)讓多個(gè)不同的引用類(lèi)型作為它的借用。

例2:

fn main() {
    let s = String::from("hello");
    let s1: &str = s.borrow();
    let s2: &String = s.borrow();
    println!("s1: {s1:p}, s2: {s2:p}"); // s1: 0x7ff58ec05bc0, s2: 0x7ffee9169fe0
}

例2中引用類(lèi)型&str和&String都可以作為String類(lèi)型的借用。即通過(guò)實(shí)現(xiàn)Borrow trait可以讓一個(gè)類(lèi)型被借用成不同的引用。

總結(jié)

Borrow trait是用來(lái)表示 借用數(shù)據(jù) ，一個(gè)類(lèi)型通過(guò)實(shí)現(xiàn) Borrow trait，在 borrow()方法中提供對(duì) T 的引用/借用，表達(dá)的語(yǔ)義是可以作為某個(gè)類(lèi)型 T被借用，而非轉(zhuǎn)換。一個(gè)類(lèi)型可以自由地借用為幾個(gè)不同的類(lèi)型，也可以用可變的方式借用。

1 如果一個(gè)類(lèi)型實(shí)現(xiàn)了Borrow，那么這個(gè)類(lèi)型的borrow方法可以從其借用一個(gè)&T。

2 可以將 Borrow 和 BorrowMut視作 AsRef和 AsMut的嚴(yán)格版本，其返回的引用 &T 具有與 Self 相同的 Eq，Hash 和 Ord 的實(shí)現(xiàn)。

注：理解Borrow trait這類(lèi)特性存在的意義，有助于我們揭開(kāi) HashSet，HashMap，BTreeSet 和 BTreeMap 中某些方法的實(shí)現(xiàn)的神秘面紗。但是在實(shí)際應(yīng)用中，幾乎沒(méi)有什么地方需要我們?nèi)?shí)現(xiàn)這樣的特性，因?yàn)樵匐y找到一個(gè)需要我們對(duì)一個(gè)值再創(chuàng)造一個(gè)“借用”版本的類(lèi)型的場(chǎng)景了。對(duì)于某種類(lèi)型 T ，&T 就能解決 99.9% 的問(wèn)題了，且 T: Borrow 已經(jīng)被一攬子泛型實(shí)現(xiàn)對(duì) T 實(shí)現(xiàn)了，所以我們無(wú)需手動(dòng)實(shí)現(xiàn)它，也無(wú)需去實(shí)現(xiàn)某種的對(duì) U 有 T: Borrow 了。