Rust结构体字段使用引用有什么限制？设为None后为何无法修改原对象

问题根源 #

Rust的生命周期是编译期静态检查的规则，你给Foo结构体标注的生命周期'a，约束的是整个foo实例的存活周期和被借用的string的生命周期绑定，和你运行时把ref_data设为None没有关系。
编译器不会判断运行时ref_data的具体值，只要foo实例还没销毁，就会认为string的借用一直存在。而你直接使用独立的Option<&str>变量时，没有固定的生命周期绑定，编译器可以识别到你把它设为None后借用就已经结束，所以不会报错。

解决方案 #

方案1：用作用域拆分借用周期 #

如果可以接受拆分foo的使用阶段，用代码块限制第一个借用的生命周期，等foo实例销毁后再修改string，之后再重建foo即可：

struct Foo<'a> {
    pub ref_data: Option<&'a str>,
}

fn main() {
    let mut string = "mutable string".to_string();
    {
        let mut foo = Foo{ref_data: Some(&string)};
        // 这里执行需要用到foo的逻辑
        foo.ref_data = None;
    }
    // 块内的foo已经销毁，借用已经释放，可以修改string
    string = "mutated string".to_string();
    // 重新创建foo绑定新的引用
    let mut foo = Foo{ref_data: Some(&string)};
}

方案2：使用运行时借用检查的智能指针 #

如果要保留同一个foo实例，就放弃静态生命周期的引用，改用Rc<RefCell<T>>（单线程场景）或者Arc<RwLock<T>>（多线程场景），把借用检查放到运行时执行：

use std::cell::RefCell;
use std::rc::Rc;

struct Foo {
    // 不再需要生命周期标注
    pub ref_data: Option<Rc<RefCell<String>>>,
}

fn main() {
    let string = Rc::new(RefCell::new("mutable string".to_string()));
    let mut foo = Foo{ref_data: Some(Rc::clone(&string))};
    
    // 修改前不需要设为None，直接通过智能指针修改即可
    *string.borrow_mut() = "mutated string".to_string();
    
    // 后续照常使用foo的引用
    println!("{}", foo.ref_data.as_ref().unwrap().borrow());
}

方案3：用索引代替引用 #

如果被引用的对象存储在集合（比如Vec、HashMap）中，可以让结构体存储索引值而非直接引用，完全规避生命周期问题，修改原对象时也不会有借用冲突。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者hochej