Rust中循环更新HashMap内DynDigest实例的正确方法

问题现象 #

存储了实现digest::DynDigest的不同哈希算法的HashMap，在循环调用update()后，所有哈希值始终相同（均为Sha224的空输入哈希d14a028c2a3a2bc9476102bb288234c415a2b01f828ea62ac5b3e42f），即使修改目标文件路径，结果也无变化。

问题根源 #

代码中多次使用hashers.to_owned()，该方法会创建整个HashMap的完整副本，包括每个哈希器的克隆实例。循环中更新的是这些临时副本，原HashMap中的哈希器始终处于初始状态；最终调用finalize()时，操作的还是未被修改的原哈希器，因此得到的都是空输入的哈希值。

修正方案 #

关键修改点 #

1. 将函数参数改为可变引用，避免所有权转移，允许直接修改原哈希器实例
2. 遍历哈希器时使用可变引用，而非克隆整个HashMap
3. 处理finalize()消耗哈希器的特性：可通过克隆哈希器生成结果，或直接消耗原实例

修正后的代码 #

use digest::{Digest, DynDigest};
use sha2;
use std::collections::HashMap;
use std::fs::File;
use std::io;
use std::io::{BufReader, Read};
use std::path::PathBuf;

fn checksum_to_hex(bytes: &[u8]) -> String {
    bytes.iter().map(|b| format!("{:02x}", b)).collect()
}

pub fn hash_file(
    fpath: PathBuf,
    hashers: &mut HashMap<&str, Box<dyn DynDigest>>,
) -> io::Result<HashMap<&str, String>> {
    let f = File::open(fpath)?;
    let mut buffer = [0u8; 1048576];
    let mut reader = BufReader::new(f);

    loop {
        let count = reader.read(&mut buffer)?;
        if count == 0 {
            break;
        }
        // 遍历可变引用，直接更新原哈希器状态
        for (_, hasher) in hashers.iter_mut() {
            hasher.update(&buffer[..count]);
        }
    }

    let mut hashes: HashMap<&str, String> = HashMap::new();
    // 克隆哈希器以生成结果，保留原实例可后续复用
    for (k, hasher) in hashers.iter() {
        let mut cloned_hasher = hasher.clone_box();
        let res = checksum_to_hex(cloned_hasher.finalize().as_slice());
        hashes.insert(k, res);
    }

    Ok(hashes)
}

fn main() {
    let mut hashers: HashMap<&str, Box<dyn DynDigest>> = HashMap::new();

    hashers.insert("Sha224", Box::new(sha2::Sha224::new()));
    hashers.insert("Sha256", Box::new(sha2::Sha256::new()));
    hashers.insert("Sha512", Box::new(sha2::Sha512::new()));

    let results = hash_file(PathBuf::from("/bin/ls"), &mut hashers).expect("哈希计算失败");
    for (htype, hashres) in results {
        println!("  {} {}", htype, hashres);
    }
}

可选优化（不保留原哈希器） #

如果不需要保留原哈希器实例，可以直接消耗它们生成结果，省略克隆步骤：

// 替换结果生成部分的代码
for (k, hasher) in hashers.drain() {
    let res = checksum_to_hex(hasher.finalize().as_slice());
    hashes.insert(k, res);
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者raspi