Реализовать древовидную структуру данных

Question

Я хочу реализовать древовидную структуру данных. у меня есть Node структура и хотите, чтобы он содержал ссылки на ребенка Nodes. Я старался:

use std::collections::*;

#[derive(Debug)]
struct Node {
    value: String,
    children: HashMap<String, Node>,
}


impl Node {
    fn new(value: String) -> Self {
        Node {
            value: value,
            children: HashMap::new(),
        }
    }

    fn add_child(&mut self, key: String, value: String) -> &mut Node {
        let mut node = Node::new(value);
        self.children.insert(key, node);
        &mut node
    }
}


fn main() {
    let mut root_node = Node::new("root".to_string());
    root_node.add_child("child_1_1".to_string(), "child_1_1_value".to_string());
}

Этот код не компилируется:

error: `node` does not live long enough
  --> src/main.rs:22:10
   |
22 |     &mut node
   |          ^^^^ does not live long enough
23 |   }
   |   - borrowed value only lives until here
   |
note: borrowed value must be valid for the anonymous lifetime #1 defined on the body at 19:67...
  --> src/main.rs:19:68
   |
19 |     fn add_child(&mut self, key: String, value: String) -> &mut Node {
   |  ____________________________________________________________________^ starting here...
20 | |     let mut node = Node::new(value);
21 | |     self.children.insert(key, node);
22 | |     &mut node
23 | |   }
   | |___^ ...ending here

error[E0382]: use of moved value: `node`
  --> src/main.rs:22:10
   |
21 |     self.children.insert(key, node);
   |                               ---- value moved here
22 |     &mut node
   |          ^^^^ value used here after move
   |
   = note: move occurs because `node` has type `Node`, which does not implement the `Copy` trait

Как я могу это реализовать?

Answer 1

В этом случае на самом деле необходимо посмотреть второе сообщение об ошибке в выводе компилятора:

error[E0382]: use of moved value: `node`
  --> src/main.rs:22:10
   |
21 |     self.children.insert(key, node);
   |                               ---- value moved here
22 |     &mut node
   |          ^^^^ value used here after move
   |
   = note: move occurs because `node` has type `Node`, which does not implement the `Copy` trait

Переменная node перемещен в хэш-карту в строке 21. Впоследствии вы не сможете использовать его! В Rust у нас есть семантика перемещения, что означает, что все перемещается по умолчанию, а не клонируется по умолчанию (C++) или на него ссылаются по умолчанию (Java). Вы хотите вернуть ссылку на Node объект внутри hashmap!

Простой способ будет вставить node как вы уже делаете, а потом извлекаете значение из hashmap:

let mut node = Node::new(value);
self.children.insert(key.clone(), node);
self.children.get_mut(key).unwrap()

Это должно прояснить, что на самом деле делает функция. Однако этот код имеет некоторые недостатки: во-первых, мы должны клонировать key (нам это нужно для вставки и запроса), а во-вторых, хэш-карте необходимо дважды вычислить хэш ключа, что не очень эффективно.

К счастью, Руст HashMap имеет хороший entry() -АПИ. Мы могли бы изменить функцию следующим образом:

self.children.entry(key).or_insert_with(|| Node::new(value))

Это все тело add_child()! Теперь, однако, мы замечаем, что... мы действительно не думали о том, что должно произойти, если хэш-карта уже содержит значение, связанное с данным ключом! В приведенном выше коде старое значение сохраняется и возвращается. Если вы хотите сделать что-то еще (например, заменить значение), вы можете просто использовать match на Entry объект:

let node = Node::new(value);
match self.children.entry(key) {
    Entry::Occupied(e) => {
        // Maybe you want to panic!() here... but we will just 
        // replace the value:
        e.insert(node);  // discarding old value...
        e.get_mut()
    }
    Entry::Vacant(e) => insert(node),
}