需要全面了解Rust的单元格和引用计数类型

Question 1

Rust标准库中有几种包装器类型：

std::cell模块中的单元格：Cell和RefCell
引用计数的包装器，如Rc和Arc。
中相应的类型的std::sync模块：Mutex或AtomicBool例如

据我了解，这些包装器提供了比简单参考更多的可能性。虽然我了解一些基本知识，但看不到整个图片。

他们到底在做什么？细胞和参考计数家族是否提供正交或相似特征？

Question 2

Rust中有两个基本概念：

所有权，
可变性。

的各种指针类型（Box，Rc，Arc）所关心的所有权：它们允许控制是否有单个或多个所有者的单个对象。

在另一方面，各种细胞（Cell，RefCell，Mutex，RwLock，AtomicXXX）所关注的可变性。

Rust的安全性的基本准则是Aliasing XOR Mutability。也就是说，只有在对象内部没有显着引用的情况下，才可以安全地对其进行突变。

通常，借阅检查器会在编译时强制执行以下规则：

如果您有&T，则&mut T范围内的同一对象也不能具有，
如果您有&mut T，则您也不能在范围内对同一对象有任何引用。

但是，有时这不够灵活。有时您确实需要（或想要）具有对同一个对象的多个引用并对其进行突变的能力。输入单元格。

的思想Cell和RefCell是允许在可变性混叠的存在以受控的方式：

Cell 防止形成对内部的参照，避免悬挂的参照，
RefCell将“别名XOR可变性”的实施从编译时间转移到运行时。

有时将这种功能描述为提供内部可变性，也就是说，&T实际上可以改变从外部看起来不可变的对象的位置。

当这种可变性在多个线程扩展，您将改为使用Mutex，RwLock或AtomicXXX; 它们提供相同的功能：

AtomicXXX只是Cell：没有提及内部，只是移进/移出，
RwLock公正RefCell：可以通过守卫获得对内饰的参考，
Mutex是简化版本，RwLock不区分只读保护和写保护；因此在概念上类似于RefCell仅使用borrow_mut方法的。

如果您来自C ++背景：

Box是unique_ptr，
Arc是shared_ptr，
Rc是的非线程安全版本shared_ptr。

单元提供与相似的功能mutable，除了额外的保证以避免混叠问题。可以Cell将std::atomic和RefCell视为非线程安全版本std::shared_mutex（如果采用了锁定，则抛出该异常而不是阻塞该异常）。

Question 3

感谢Matthieu的良好回答，这是一个图表，可以帮助人们找到所需的包装纸：

+-----------+
| Ownership |
+--+--------+                              +================+
   |                         +-Static----->| T              |(1)
   |                         |             +================+
   |                         |
   |                         |             +================+
   |          +-----------+  | Local    Val| Cell<T>        |(1)
   +-Unique-->| Borrowing +--+-Dynamic---->|----------------|
   |          +-----------+  |          Ref| RefCell<T>     |(1)
   |                         |             +================+
   |                         |
   |                         |             +================+
   |                         | Threaded    | AtomicT        |(2)
   |                         +-Dynamic---->|----------------|
   |                                       | Mutex<T>       |(1)
   |                                       | RwLock<T>      |(1)
   |                                       +================+
   |
   |
   |                                       +================+
   |                         +-No--------->| Rc<T>          |
   |                         |             +================+
   | Locally  +-----------+  |
   +-Shared-->| Mutable?  +--+             +================+
   |          +-----------+  |          Val| Rc<Cell<T>>    |
   |                         +-Yes-------->|----------------|
   |                                    Ref| Rc<RefCell<T>> |
   |                                       +================+
   |
   |
   |                                       +================+
   |                         +-No--------->| Arc<T>         |
   |                         |             +================+
   | Shared   +-----------+  |
   +-Between->| Mutable?  +--+             +================+
     Threads  +-----------+  |             | Arc<AtomicT>   |(2)
                             +-Yes-------->|----------------|
                                           | Arc<Mutex<T>>  |
                                           | Arc<RwLock<T>> |
                                           +================+

在这种情况下，T可以替换为Box<T>
使用AtomicT时，T是一个bool或数

要知道是否应使用Mutexor RwLock，请参阅此相关问题。