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编译器错误 E0764：常量中使用可变引用

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导读

本文围绕 Rust 编译器（rustc）错误码E0764（在常量/静态项中使用了可变引用&mut）展开，结合当前仓库中该错误的定义文档、诊断实现与测试用例，完整讲解错误的触发场景、背后的设计动机（防止“全局可变常量”）、修复方案，以及const fn为何可以安全使用&mut的底层原理。读完本文，你将能准确诊断此类编译错误，并掌握在const、static与const fn之间正确放置&mut引用的边界。

一、错误速览：E0764 是什么

E0764 的官方定义位于 compiler/rustc_error_codes/src/error_codes/E0764.md，其核心描述为：

A mutable reference was used in a constant.（在常量中使用了可变引用。）

也就是说：在const或static的求值表达式中，如果最终值里包含&mut可变引用，编译器就会报出 E0764。

二、最小复现示例

文档给出的最简错误示例：

fn main() { const OH_NO: &'static mut usize = &mut 1; // error! }

这里把&mut 1（对临时值1的可变借用）赋给常量OH_NO。编译时会得到类似如下的诊断：

error[E0764]: mutable borrows of temporaries that have their lifetime extended until the end of the program are not allowed --> src/main.rs:2:34 | 2 | const OH_NO: &'static mut usize = &mut 1; // error! | ^^^^ this mutable borrow refers to such a temporary | = note: temporaries in constants and statics can have their lifetime extended until the end of the program = note: to avoid accidentally creating global mutable state, such temporaries must be immutable

三、为什么会禁止：设计动机

文档明确指出，这一限制的存在是为了防止在常量/静态项的最终值中出现可变引用。原因很直接：

如果你有一个&mut i32类型的常量，就可以通过该引用修改其指向的值，从而让常量实质上变成可变的——即“全局可变状态”。

常量在 Rust 语义中意味着“编译期可确定、不可变、可内联到使用点”，一旦允许&mut泄漏进最终值，任何代码都能借由此引用改写“常量”，破坏这一保证。

值得一提的是，文档也给出了设计取舍的说明：

未来或许存在更细粒度的方案（只要&mut不“泄漏”到最终值就允许使用），但现阶段选择了更保守的策略：一律禁止。

这种保守策略换来的直接收益是：规则简单、可预测，而const fn内部借用检查器足以防止新的可变引用逃逸到返回值中（详见第五节）。

源码中的诊断实现

当前仓库中 E0764 对应MutableBorrowEscaping诊断结构体，位于 compiler/rustc_const_eval/src/diagnostics.rs：

#[derive(Diagnostic)] #[diag("mutable borrows of temporaries that have their lifetime extended until the end of the program are not allowed", code = E0764)] #[note( "temporaries in constants and statics can have their lifetime extended until the end of the program" )] #[note("to avoid accidentally creating global mutable state, such temporaries must be immutable")] #[help( "if you really want global mutable state, try replacing the temporary by an interior mutable `static` or a `static mut`" )] pub(crate) struct MutableBorrowEscaping { #[primary_span] #[label("this mutable borrow refers to such a temporary")] pub span: Span, pub kind: ConstContext, }

可见编译器不仅报错，还会附带两条note与一条help，直接提示修复方向（内嵌可变static或static mut），这正是我们下一节要讲的解决方案。

四、如何修复：三条可靠路径

路径 1：改用不可变引用&T

如果语义上只需要只读访问，直接把&mut换成&即可：

const OK: &'static usize = &1; // ok!

路径 2：把“可变”挪进static/static mut

如果确实需要全局可变状态，文档与诊断信息共同给出的建议是使用显式的static mut或具有内部可变性的static：

// 显式的 static mut，编译器允许通过它建立 &mut static mut BUFFER: i32 = 42; const fn ptr_to_buffer() -> Option<&'static mut i32> { unsafe { Some(&mut *std::ptr::addr_of_mut!(BUFFER)) } } const MUT_TO_BUFFER: Option<&mut i32> = ptr_to_buffer(); // ok!

该例取自 tests/ui/consts/const-mut-refs/mut_ref_in_final.rs：因为存在显式的static mut声明，可变状态有明确归属，因此允许常量/静态引用它，测试注释明确写道 “Allowed, because there is an explicit static mut.”。同一文件中还有对应的合法示例：

static mut MUT_ARRAY: &mut [u8] = &mut [42]; static MUTEX: std::sync::Mutex<&mut [u8]> = std::sync::Mutex::new(unsafe { &mut *MUT_ARRAY }); // ok!

（见 mut_ref_in_final.rs，“Just statics pointing to mutable statics, nothing fundamentally wrong with this.”）

路径 3：改用具有内部可变性的容器（如Mutex/UnsafeCell）

诊断的help提示 “interior mutablestatic”，即通过static Mutex<T>、static AtomicU32这类类型把可变性封装在安全接口之后，而非让&mut直接暴露在常量值中。

注意：static mut本身在现代 Rust 中被视为不鼓励的用法（依赖static_mut_refs等 lint），示例代码中均使用了unsafe，这是 Rust 当前语义下的必然要求；本文仅作技术说明，不构成对生产代码的建议。

五、const fn中为什么可以用&mut

文档强调了一个看似矛盾、实则自洽的事实：可变引用不能出现在const/static的最终值里，但完全可以出现在const fn的函数体内。

const fn foo(x: usize) -> usize { let mut y = 1; let z = &mut y; *z += x; y } fn main() { const FOO: usize = foo(10); // ok! }

原因有两层：

1. 作用域封闭：const fn内部的局部变量（如y）生命周期随函数调用结束而结束，&mut y无法逃逸到函数返回值之外；借用检查器保证了const fn不会返回新建的可变引用。
2. 返回值是具体值：上述foo返回的是usize（y的值），&mut只是计算过程中的临时工具，最终值里根本不存在引用，自然不构成 E0764。

补充说明：文档同时提醒“不可以在const/static中调用普通函数”，因为普通函数可能有副作用、无法保证编译期求值；而const fn可在编译期求值，因此能在常量初始化中放心调用。

六、更精细的边界：临时值 vs. 显式static mut

E0764 的判定并非“一切&mut进常量都禁止”，而是针对“生命周期被延长到程序结束的临时值”。这一点在测试中有非常清晰的刻画：

• 禁止：const B: *mut i32 = &mut 4;（对临时值4的可变借用，见 mut_ref_in_final.rs）；
• 允许：const B2: Option<&mut i32> = None;（没有实际的可变分配，见同文件 L19）；
• 允许：const C: *const i32 = &{ let mut x = 42; x += 3; x };（块先把值 move 出去再取引用，见同文件 L35-L39）。

同一思路在 tests/ui/consts/issue-17718-const-bad-values.rs 也有体现：

const C1: &'static mut [usize] = &mut []; //~ ERROR: mutable borrows of temporaries static mut S: i32 = 3; const C2: &'static mut i32 = unsafe { &mut S }; // ok：指向显式 static mut

另外，static与const一视同仁，同样受此限制。测试 mut_ref_in_final.rs 里，static RAW_MUT_CAST_S、static RAW_MUT_COERCE_S、const RAW_MUT_CAST_C、const RAW_MUT_COERCE_C四者全部报出 “mutable borrows of temporaries” 错误——无论&mut被强转为*mut/*const还是藏在结构体字段中，只要指向被延长生命周期的临时值，都会被拦截。

源码侧如何判定

该判定的底层实现位于 compiler/rustc_const_eval/src/check_consts/ops.rs：

/// This op is for `&mut` borrows in the trailing expression of a constant /// which uses the "enclosing scopes rule" to leak its locals into anonymous /// static or const items. pub(crate) struct EscapingMutBorrow;

EscapingMutBorrow实现了NonConstOptrait，其status_in_item直接返回Status::Forbidden（恒禁止），并在build_error中创建MutableBorrowEscaping（即 E0764）诊断。这里的 “enclosing scopes rule” 指的正是：常量的尾表达式会把局部临时值“泄漏”成匿名静态/常量项，使其生命周期延长至程序结束——这正是 E0764 要堵住的洞口。

七、常见疑问速查

八、小结

E0764 是 Rust 为保证常量语义纯净性而设的“防火墙”：const/static的最终值中不允许出现&mut。遇到该错误时，按以下顺序排查：

1. 确认是否真的需要可变性——若只需只读，改用&T；
2. 若需要全局可变状态，改用显式static mut或Mutex/AtomicU32等内部可变类型；
3. 若只是计算过程中的临时借用，把逻辑封装进const fn，让借用检查器替你兜底。

结合 E0764 定义文档、诊断实现、判定逻辑 以及 约束测试用例，你可以完整追溯该错误的“为什么”与“怎么办”，并把它推广到任何涉及const/static与引用交织的代码审查中。

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