[Rust][thread_local]スマートポインタについて助言がほしい。

Question

cargo

• cargo 1.56.0-nightly

以下のようなことを実現したい

• シングルスレッド
• Sampleは作るのが大変なオブジェクト
• Sampleの可変参照をとってメソッドを呼びたい。
• MAP:CacheMapはthread_localなキャッシュ、ここに一度作ったSampleをキャッシュしておきたい
• MAPから所有権を取ることはない。sampleメソッドが呼べればいい。

現状書いていてだめなソースコード

use std::collections::hash::map::HashMap;
struct Sample {
    n:usize,
}
impl Sample {
    fn new(n:usize)->Self{ /*Heavy constructer*/ Sample{ n } }
    fn sample(&mut self){
        self.n += 1;
    }
}
struct CacheMap(HashMap<usize,Sample>);/*ココらへんの型がわからない*/
impl CacheMap {
    fn new() -> Self { CacheMap(HashMap::new()) }
    fn get(&mut self,n:usize) -> Cell<&mut Sample>/*ココらへんの型がわからない*/ {
        let item = self.0.get_mut(&n);
        if let Option::Some(s)=item { return Cell::new(s); }
        let s = Box::new(Sample::new(n));
        self.0.insert(n, *s);
        self.get(n)
    }
}
thread_local!{
    static MAP: RefCell<CacheMap>/*ココらへんの型がわからない*/ = RefCell::new(CacheMap::new());
}
fn main() {
    MAP.with(|m|{
        let m = m.borrow_mut();
        let c = m.get(4);
        c.get_mut().sample();
    });
}

Answer 1

stdのHashMapですが、以下のメソッドを使うと格納した値の可変参照を取れます。

• get_mut(キー)
• entry(キー).or_insert_with(クロージャー)

ですから、CacheMap::get()の戻り値型は&mut SampleとすればOKです。回答のサンプルコードでは可変参照を返すことを強調するためにCacheMap::get_mut()にリネームしました。

entry(キー).or_insert_with(クロージャー)は、キーが存在しないときに値を挿入してくれる便利なメソッドです。（ドキュメント）

• キーがすでに存在するなら&mut 値を返す
• キーが存在しないならクロージャーを評価することで値を作り、mapに挿入する。そして&mut 値を返す

それを使うと以下のようなコードになります。

use std::{cell::RefCell, collections::hash_map::HashMap};

struct Sample {
    n: usize,
}

impl Sample {
    fn new(n: usize) -> Self {
        // Heavy constructor
        Sample { n }
    }

    fn sample(&mut self) {
        self.n += 1;
    }
}

// 引数なしの`new()`を定義するよりも、`Default`を導出する方が便利
#[derive(Default)]
struct CacheMap(HashMap<usize, Sample>);

impl CacheMap {
    // `HashMap`に格納した値の可変参照（`&mut Sample`）が取れるので、戻り値型には
    // `Cell`などは必要ない。`&mut Sample`をそのまま返せばいい
    fn get_mut(&mut self, n: usize) -> &mut Sample {
        // `HashMap::entry(キー).or_insert_with(クロージャー)`は
        // キーがすでに存在するなら`&mut 値`を返す。
        // キーが存在しないなら、クロージャーを評価することで値を作り、
        // それをmapに挿入する。そして`&mut 値`を返す。
        self.0.entry(n).or_insert_with(|| Sample::new(n))
    }
}

thread_local! {
    // Defaultを導出したことにより`RefCell::new(CacheMap::new())`と
    // 書かずに済む。`Default::default()`でOK
    static MAP: RefCell<CacheMap> = Default::default();
}

fn main() {
    MAP.with(|m| {
        let mut m = m.borrow_mut();
        let c = m.get_mut(4);
        c.sample();
    });
}

Comments

[hidekiti]

丁寧にありがとうございます！！
そんな便利メソッドがあったり、Defaultが輝いていたりと、ありがたやです。