Rust - 在递归函数中收集 Vec 的切片

问题描述

我目前正在尝试构建一个霍夫曼编码程序，并且在遍历生成的霍夫曼树以创建查找表时遇到了一个问题。我决定用递归函数实现上述遍历。在实际实现中，我使用 bitvec crate 来保存位序列，但为了简单起见，我将在这篇文章中使用 Vec<bool>。

我的想法是在 Vec codewords 中保存所有代码字的集合，然后只保存该向量中的一部分用于实际查找表，为此我使用了 {{ 1}}。

问题是我将如何解决为左右遍历添加 0 或 1 的问题。我的想法是保存当前序列切片的克隆，将 0 附加到 HashMap，然后在向左遍历后将该克隆附加到 codewords 的末尾，以便我可以推1 并向右移动。我想出的函数是这样的：

codewords

显然，生命周期和那段代码中的借用存在问题，我有点明白问题是什么。据我了解，当我在递归调用中给出 use std::collections::HashMap; // ignore everything being public,I use getters in the real code pub struct HufTreeNode { pub val: u8,pub freq: usize,pub left: i16,pub right: i16,} fn traverse_tree<'a>( cur_index: usize,height: i16,codewords: &'a mut Vec<bool>,lookup_table: &mut HashMap<u8,&'a [bool]>,huffman_tree: &[HufTreeNode],) { let cur_node = &huffman_tree[cur_index]; // if the left child is -1,we reached a leaf if cur_node.left == -1 { // the last `height` bits in codewords let cur_sequence = &codewords[(codewords.len() - 1 - height as usize)..]; lookup_table.insert(cur_node.val,cur_sequence); return; } // save the current sequence so we can traverse to the right afterwards let mut cur_sequence = codewords[(codewords.len() - 1 - height as usize)..].to_vec(); codewords.push(false); traverse_tree( cur_node.left as usize,height + 1,codewords,// mutable borrow - argument requires that `*codewords` is borrowed for `'a` lookup_table,huffman_tree,); // append the prevIoUsly saved current sequence codewords.append(&mut cur_sequence); // second mutable borrow occurs here codewords.push(true); // third mutable borrow occurs here traverse_tree( cur_node.right as usize,// fourth mutable borrow occurs here lookup_table,); } fn main() { // ... } 作为参数时，只要我将切片保存在 codewords 中，它就必须借用向量，这显然是不可能的，从而导致错误.我该如何解决这个问题？

这就是 lookup_table 给我的：

cargo check

我在这里错过了什么？向量 API 中是否有一些我遗漏的神奇功能，为什么这首先会造成生命周期问题？据我所知，我所有的一生都是正确的，因为 error[E0499]: cannot borrow `*codewords` as mutable more than once at a time --> untitled.rs:43:5 | 14 | fn traverse_tree<'a>( | -- lifetime `'a` defined here ... 34 | / traverse_tree( 35 | | cur_node.left as usize,36 | | height + 1,37 | | codewords,// mutable borrow - argument requires that `*codewords` is borrowed for `'a` | | --------- first mutable borrow occurs here 38 | | lookup_table,39 | | huffman_tree,40 | | ); | |_____- argument requires that `*codewords` is borrowed for `'a` ... 43 | codewords.append(&mut cur_sequence); // second mutable borrow occurs here | ^^^^^^^^^ second mutable borrow occurs here error[E0499]: cannot borrow `*codewords` as mutable more than once at a time --> untitled.rs:44:5 | 14 | fn traverse_tree<'a>( | -- lifetime `'a` defined here ... 34 | / traverse_tree( 35 | | cur_node.left as usize,40 | | ); | |_____- argument requires that `*codewords` is borrowed for `'a` ... 44 | codewords.push(true); // third mutable borrow occurs here | ^^^^^^^^^ second mutable borrow occurs here error[E0499]: cannot borrow `*codewords` as mutable more than once at a time --> untitled.rs:48:9 | 14 | fn traverse_tree<'a>( | -- lifetime `'a` defined here ... 34 | / traverse_tree( 35 | | cur_node.left as usize,40 | | ); | |_____- argument requires that `*codewords` is borrowed for `'a` ... 48 | codewords,// fourth mutable borrow occurs here | ^^^^^^^^^ second mutable borrow occurs here 总是活得足够长，codewords 可以保存所有这些切片，而且我从来没有同时两次借东西。如果我的生命周期有问题，编译器会在 lookup_table 块内抱怨，而我在它之后取的 if cur_node.left == -1 是一个拥有的 cur_sequence，所以不能有任何借用问题。所以问题真的在于核心思想有一个以可变引用作为参数的递归函数。

有什么办法可以解决这个问题吗？我尝试让 Vec 拥有并返回它，但是编译器无法确保我在 codewords 中保存的位序列存在足够长的时间。我仍然拥有的唯一想法是将拥有的向量保存在 lookup_table 中，但此时 lookup_table 向量首先已过时，我可以通过使用 codewords 向量来简单地实现这一点作为我在每次调用中克隆的参数，但我选择了我的方法以在实际编码过程中获得更好的缓存性能，然后我会丢失。

解决方法

问题在于，当您像在 cur_sequence 中那样从 codewords 创建切片 let cur_sequence = &codewords[(codewords.len() - 1 - height as usize)..]; 时，编译器会将 codewords 引用的生命周期延长至至少与 cur_sequence 相同（原因：编译器希望确保切片 cur_sequence 始终有效，但是如果您更改 codewords（例如，清除它），那么 {{1 }} 无效。通过保持对 cur_sequence 的不可变引用，借用规则将禁止在切片仍然存在时修改 codewords）。不幸的是，您将 codewords 保存在 cur_sequence 中，从而在整个函数中保持对 lookup_table 的引用，因此您不能再可变地借用 codewords。

解决办法是自己维护切片的索引：创建一个struct：

codewords

然后用它代替切片：

struct Range {
    start: usize,end: usize
}

impl Range {
    fn new(start: usize,end: usize) -> Self {
        Range{ start,end}
    }
}

这样，保持范围有效的责任就是您的责任。

完整代码：

let cur_range = Range::new(
    codewords.len() - 1 - height as usize,codewords.len() - 1
);
lookup_table.insert(cur_node.val,cur_range);