optionをmatchで取得する時にnoneが返される場合の借用範囲

下記のコードは、HashMapより参照を取得しようとし、無い場合はデータを生成して挿入した後に参照を取得する、という関数です。Metaが重いオブジェクトの場合に用いられそうな構文です。

rust
1pub struct Asker {
2    cache: HashMap<U256, Meta>,
3}
4
5impl Asker {
6    fn get_ref(&mut self, hash: &U256, tasks: &Tasks) -> Result<&Meta, String> {
7        match self.cache.get(hash) {
8            Some(meta) => Ok(meta),
9
10            None => match tasks.get_data(hash)? {
11                Some(data) => {
12                    let meta= Meta::from(data);
13                    self.cache.insert(hash.clone(), meta);
14
15                    if 100 <= self.cache.len() {
16                        let (delete_hash, _) = self
17                            .cache
18                            .iter()
19                            .min()
20                            .unwrap();
21                        let delete_hash = delete_hash.clone();
22                        self.cache.remove(&delete_hash);
23                    }
24
25                    Ok(self.cache.get(&hash).unwrap())
26                },
27                None => Err("failed".to_owned()),
28            },
29        }
30    }
31}

これは借用チェッカーによりエラーになります。optionでnoneが返される部分のブロックではsomeでの借用は影響されないはずです。しかし、下記のエラーを読み取ると影響があるように思われます。

error
1error[E0502]: cannot borrow `self.cache` as mutable because it is also borrowed as immutable
2  --> src\nice\man.rs:79:25
3   |
452 |     fn get_ref(&mut self, hash: &U256, tasks: &Tasks) -> Result<&Meta, String> {
5   |                       - let's call the lifetime of this reference `'1`
6   |
754 |         match self.cache.get(hash) {
8   |               ---------- immutable borrow occurs here
955 |             Some(meta) => Ok(meta),
10   |                             ---------- returning this value requires that `self.cache` is borrowed for `'1`
11...
1279 |                         self.cache.remove(&delete_hash);
13   |                         ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ mutable borrow occurs here

この借用の範囲について、またはエラーの回避方法について何かわかる方は回答の方をよろしくお願いします。

行動規範の内容に同意します

回答1件

ベストアンサー

エラーメッセージによると、最初のmatchアームSome(meta) => Ok(meta)でself.cacheが所有する値への参照&Metaをmatch式の外に返しているのが原因のようです。&Metaが有効な間、つまり、get_ref()メソッドの外までself.cacheの不変借用が続くことになるので、たとえNoneのアーム内であっても、その不変借用が有効になっています。

なぜこうなるのかというと、get_ref()から戻った後、&Metaが有効な間はcacheマップの内容を変更できないようにするためです。もし変更を許すと、&Metaが指しているMetaがcacheマップから削除できてしまい、&Metaはダングリングポインタになってしまいます。

問題となっているのはOk(meta)を返すところです。その部分がself.cache.remove()などと競合しないようにメソッドの最後に移せばエラーが解消します。

rust
1    fn get_ref(&mut self, hash: &U256, tasks: &Tasks) -> Result<&Meta, String> {
2        // Metaの存在チェックをして、存在しないならcacheに追加する
3        if !self.cache.contains_key(hash) {
4            match tasks.get_data(hash)? {
5                Some(data) => {
6                    let meta = Meta::from(data);
7                    self.cache.insert(hash.clone(), meta);
8
9                    if 100 <= self.cache.len() {
10                        let (delete_hash, _) = self.cache.iter().min().unwrap();
11                        let delete_hash = delete_hash.clone();
12                        self.cache.remove(&delete_hash);
13                    }
14                }
15                None => return Err("failed".to_owned()),
16            }
17        }
18        
19        // cacheしておいたMetaを返す。これ以降は`&Mata`が有効な間は`self.cache`は
20        // 変更できなくなる
21        self.cache.get(hash).ok_or_else(|| "failed".to_owned())
22    }