提问人：Kris 提问时间：4/24/2022 更新时间：5/7/2022 访问量：283
有没有办法获得对可变结构体字段的“引用”
Is there a way to obtain a 'reference' to a mutable struct field
问：
所以我有一个带有可变字段的记录类型：
type mpoint = { mutable x:int ; mutable y: int };;
let apoint = { x=3 ; y=4};;
我有一个函数，它需要一个“ref”，并对其内容做一些事情。 例如：
let increment x = x := !x+1;;
val increment : int ref -> unit = <fun>
有没有办法从可变字段中获取“引用”，以便我可以将其传递给函数。即我想做这样的事情：
increment apoint.x;; (* increment value of the x field 'in place' *)
Error: This expression has type int but an expression was expected of type
int ref
但上述方法不起作用，因为返回字段的值而不是其“ref”。如果这是 golang 或 C++，也许我们可以使用运算符来指示我们想要地址而不是字段的值：。apoint.x&&apoint.x
（如何）我们可以在Ocaml中做到这一点？
PS：是的，我知道避免以这种方式使用副作用可能更常见。但我保证，我这样做是有充分理由的，因为它比这个简化/人为的例子可能暗示的更有意义。
答：
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Jeffrey Scofield
4/24/2022
#1
没有办法完全按照你的要求去做。引用的类型非常具体：
# let x = ref 3
val x : int ref = {contents = 3}
引用是具有一个名为 的可变字段的记录。你不能从其他记录的任意可变字段中真正捏造出来。即使你愿意对类型系统撒谎，记录的字段也与记录的表示方式完全不同。contents
您可以将字段声明为实际引用：
type mpoint = { x: int ref; y: int ref; }
那就没有问题了，真的是参考了。但这种表示效率不高，即它需要更多的内存，并且有更多的取消引用来访问值。apoint.x
如果 API 是以命令式风格设计的，那么在 OCaml 中将很难使用。反正我就是这么看的。另一种说法是 int 很小。接口可能应该接受一个 int 并返回一个新的 int，而不是接受对 int 的引用并就地修改它。
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Kris
4/24/2022
“如果一个API是以命令式风格设计的，那么在OCaml中就很难使用”，我不反对。但是，在 api（真正的 api 而不是简化的稻草人示例）中，突变的作用是将值替换为表示相同语义含义的值的简化版本。从本质上讲，所讨论的数据结构是一个图，我们正在用等效/简化的子图替换子图。因此，从某种意义上说，这不是“真正的”副作用，因为 api 对用户的意义是不变的。只有它的内部表示“秘密”得到了优化。
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Jeffrey Scofield
4/24/2022
我相信你知道你在做什么：-）但是，如果你还没有读过不可变的数据结构，你应该读。令人惊讶的是，在不牺牲太多性能的情况下，可以获得大量的清晰度。真的，我很惊讶。这就是我从 C 切换到 OCaml 的原因。
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Kris
4/24/2022
嘿，我喜欢不可变的数据结构。我喜欢 ocaml 内置且高效的不可变 Map 实现。当我使用 maps 在 Java 中编写代码时，每次输入值后，我都会经常想克隆它们，但这样做的成本有点太高了。所以。。。Ocaml中的不可变地图，我喜欢它：-）
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jthulhu
4/24/2022
#2
您可以随时临时复制字段的内容，调用该函数，然后再返回：
let increment_point_x apoint =
let x = ref apoint.x in
increment x;
apoint.x <- !x
当然没有它所能达到的效率（也不优雅），但它有效。
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Kris
4/24/2022
随着解决方法的进行，这可能是我最不喜欢的一个。但感谢您的建议。我很高兴看到一些替代方案，因为我们似乎缺乏一种方法来完全按照我的意愿去做。
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Kris
4/24/2022
#3
不可能完全按照问题的要求去做（@JeffreyScofield解释了原因，所以我不会重复）。已经提出了一些解决方法。
这是另一种可能有效的解决方法，如果您可以将函数的实现更改为使用“自制”ref 类型。这与要求非常接近。increment
我们可以定义自己的引用类型，而不是让它采用“内置”引用。“参考”的精神是你可以设置和获得的东西。因此，我们可以将其表征/表示为 a 和 function 的组合。getset
type 'a ref = {
set: 'a -> unit;
get: unit -> 'a;
};;
type 'a ref = { set : 'a -> unit; get : unit -> 'a; }
我们可以定义这种类型的通常和运算符：!:=
let (!) cell = cell.get ();;
val ( ! ) : 'a ref -> 'a = <fun>
let (:=) cell = cell.set;;
val ( := ) : 'a ref -> 'a -> unit = <fun>
增量函数的代码可以保持不变，即使它的类型“看起来”相同（但它微妙地“不同”，因为它现在使用我们自己的类型而不是内置的 ref）。ref
let increment cell = cell := !cell + 1;;
val increment : int ref -> unit = <fun>
当我们想要引用一个字段时，我们现在可以创建一个。例如，引用 x 的函数：
let xref pt = {
set = (fun v -> pt.x <- v);
get = (fun () -> pt.x);
};;
val xref : mpoint -> int ref = <fun>
现在我们可以调用 x 字段：increment
increment (xref apoint);;
- : unit = ()
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Goswin von Brederlow
5/7/2022
#4
Jeffrey Scofield 从类型系统的角度解释了为什么不能在 ocaml 中完成此操作。
但你也可以从GC（垃圾回收器）的角度来看它。在 ocaml 内部，所有内容都是存储为 31/63 位值的平凡类型（int、bool、char 等），或者是指向内存块的指针。每个内存块都有一个标头，用于描述 GC 的内容，并具有 GC 使用的一些额外位。
当您在内部查看引用时，它是指向包含带有 .通过该指针，GC 可以访问标头，并知道内存块仍然可以访问。mutable contents
但是，让我们假设您可以传递给一个引用的函数。然后在内部，指针将指向 的中间，当 GC 尝试访问该块的标头时，它将失败，因为它不知道标头与指针的偏移量。apoint.yapoint
现在如何解决这个问题？
已经提到的一种方法是使用引用而不是可变。另一种方法是使用吸气器和二传器：
# type 'a mut = (unit -> 'a) * ('a -> unit);;
type 'a mut = (unit -> 'a) * ('a -> unit)
# type mpoint = { mutable x:int ; mutable y: int };;
type mpoint = { mutable x : int; mutable y : int; }
# let mut_x p = (fun () -> p.x), (fun x -> p.x <- x);;
val mut_x : mpoint -> (unit -> int) * (int -> unit) = <fun>
# let mut_y p = (fun () -> p.y), (fun y -> p.y <- y);;
val mut_y : mpoint -> (unit -> int) * (int -> unit) = <fun>
如果你只想变量，你可以传递一个增量函数而不是 getter/setter。或任何其他帮助程序函数的集合。getter/setter pait 只是最通用的接口。incr
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Kris
5/7/2022
GC 的观点很有趣。谢谢！至于解决方法，我认为它与我自己的答案中给出的基本上相同（即“模型”通过 getter/setter 对可变事物的引用。在我的回答中，我什至定义了 and 运算符，以使使用它们的代码在语法上与使用 ref 相同。!:=
上一个：在 Rust 中返回可变映射引用
下一个：在结构中改变数组的最佳方法？
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mutablerefapoint.x