离线下载
PDF版 ePub版

极客学院团队出品 · 更新于 2018-06-19 14:01:25

原始指针

Rust 在标准库有许多不同的智能指针类型,但是有两种特别的类型。Rust 的安全来自于编译时检查,但原始指针没有这样的保证,使用起来不安全。    

*const T 和 *mut T 在 Rust 中被称为“原始指针”。有时,当写库的某些类型时,出于某种原因你需要绕过 Rust 的安全保证。在这种情况下,你可以使用原始指针来实现你的库,同时为给用户一个安全接口。例如,允许 * 指针起别名,允许他们被用来写共享类型,甚至线程安全共享内存类型( Rc和 Arc 类型在 Rust 中都被完全实现)。

这里要记住原始指针与其他指针类型是不同的地方。他们:

  • 不能保证指有效内存,甚至不保证非空(不像 Box 和 & );  
  • 不像 Box ,没有任何自动清理功能,所以需要手动管理资源;   
  • 是原始旧数据,也就是说,他们不转移指向,不像 Box ,因此 Rust 编译器不能防止像 use-after-free 一样的漏洞;   
  • 与 & 不用,缺乏任何形式的生命周期,所以编译器无法推断悬空指针;  
  • 不能保证别名使用或者易变性,不同于直接通过 *const T 不能产生变化。

Basics

创建一个原始指针是绝对安全的:

let x = 5;
let raw = &x as *const i32;

let mut y = 10;
let raw_mut = &mut y as *mut i32;

然而,非关联化的指针是不安全的。这是行不通的:

let x = 5;
let raw = &x as *const i32;

println!("raw points at {}", *raw);

它会给出这样的错误:

error: dereference of unsafe pointer requires unsafe function or block [E0133]
 println!("raw points at{}", *raw);
 ^~~~

原始指针废弃时,你承担这样的后果,那就是它不指向那个正确的地方。因此,你需要 unsafe:

let x = 5;
let raw = &x as *const i32;

let points_at = unsafe { *raw };

println!("raw points at {}", points_at);

要了解更多关于原指针的操作,请看 API 文档。

FFI

对 FFI 来说原指针是很有用的:Rust 的 *const T 和 *mut T 与 C 的 const T 和 T 是相似的。更多关于它的使用,请看 FFI 章节。

引用和原始指针

在运行时,一个原始指针 * 和一个指向同一块数据的引用具有相同的表示。事实上,一个 &T 引用将隐式强制转换为安全代码中的 *const T 原始指针并且与常量 mut 相似(两种强制转换可以显式地被执行,值分别是 const T 和 mut T)。    

相反,从 const 指向引用 & 是不安全的。 &T 总是有效的,因此至少,原始指针 const T 必须指向一个 T 类型的有效实例。此外,由此产生的指针必须满足引用的别名使用和可变性规则。编译器假定这些属性对任何引用都是真的,不管他们是如何创建的,因此任何从原始指针的转换都认为它们有这些属性。程序员必须保证这一点。    

推荐的转换方法是

let i: u32 = 1;

// explicit cast
let p_imm: *const u32 = &i as *const u32;
let mut m: u32 = 2;

// implicit coercion
let p_mut: *mut u32 = &mut m;

unsafe {
let ref_imm: &u32 = &*p_imm;
let ref_mut: &mut u32 = &mut *p_mut;
}

&*x 解除引用要使用 transmute。transmute 是非常强大的,更受限制的操作也能正确使用;例如,它要求 x 是一个指针(而不像 transmute)。

上一篇: 宏命令 下一篇: unsafe