Cell<T>

本集目標

學會用 Cell<T> 在共享參考的情況下修改值，理解它的限制。

概念說明

第 4 章學了借用規則：要嘛一個 &mut，要嘛多個 &，不能同時。這很安全，但有時候你在只有 &（共享參考）的情況下，還是想修改值。

Cell 的概念

Cell<T> 提供內部可變性——即使只有共享參考，也能用 .get() 複製值、用 .set(v) 替換值，不需要可變參考。

use std::cell::Cell;

fn main() {
    let x = Cell::new(42);
    x.set(100);              // 不需要 mut！
    println!("{}", x.get()); // 100
}

但 .get() 有一個重要限制：

要使用 .get()，T 必須是 Copy

Cell<T> 的 .get() 會把值複製一份出來（不是借用）。所以要使用 .get()，T 必須實作 Copy。

你不能在 Cell<String> 上呼叫 .get()，因為 String 不是 Copy。只有 Copy 型別能使用 .get()（i32、f64、bool 等）。

為什麼不要用 mut？

有些情況下你不方便拿到 &mut。比如一個 struct 被多處共享參考（&self），但你想修改裡面的某個計數器。Cell 就很適合這種場景。

Rc 就是用 Cell 實作的

前面學的 Rc<T> 需要一個參考計數器——每次 clone 時計數 +1，drop 時計數 -1。但看看 Clone 的簽名：fn clone(&self) -> Self，它只拿得到 &self（共享參考），卻必須把計數 +1。怎麼辦？答案就是用 Cell！Rc 內部的計數器就是 Cell<usize>，所以即使只有 &self 也能更新計數。

範例程式碼

use std::cell::Cell;

struct Counter {
    count: Cell<i32>,
    name: String,
}

impl Counter {
    fn new(name: String) -> Counter {
        Counter {
            count: Cell::new(0),
            name,
        }
    }

    // 注意：只需要 &self，不需要 &mut self
    fn increment(&self) {
        let current = self.count.get();
        self.count.set(current + 1);
    }

    fn get_count(&self) -> i32 {
        self.count.get()
    }
}

fn main() {
    // 基本用法
    let x = Cell::new(42);
    println!("原始值：{}", x.get());

    x.set(100);
    println!("修改後：{}", x.get());

    // 在 struct 裡使用 Cell
    let counter = Counter::new(String::from("訪問次數"));

    // 只有 &counter（共享參考），但可以修改 count
    counter.increment();
    counter.increment();
    counter.increment();

    println!("{} 的計數：{}", counter.name, counter.get_count());
}

重點整理

• Cell<T> 讓你在不需要 &mut 的情況下修改值。
• .get() 複製值出來，.set(v) 寫入新值。
• 要使用 .get()，T 必須是 Copy——因為 get 是複製，不是借用。
• 適合用在「只有 &self 但想修改某個欄位」的場景。