Question

我正在围绕C库编写一个Rust包装器，同时这样做我试图利用＆＃34;可空指针优化＆＃34;在The Book中提到过，但我找不到将Option<&T>转换为*const T和Option<&mut T>转换为*mut T的好方法，就像他们所做的那样。重新描述。

我真正想要的是能够致电Some(&foo) as *const _。不幸的是，这不起作用，所以我能想到的下一个最好的事情是Option<T>上的一个特性，它让我可以拨打Some(&foo).as_ptr()。以下代码是该特征的工作定义和实现：

use std::ptr;

trait AsPtr<T> {
    fn as_ptr(&self) -> *const T;
}

impl<'a, T> AsPtr<T> for Option<&'a T> {
    fn as_ptr(&self) -> *const T {
        match *self {
            Some(val) => val as *const _,
            None => ptr::null(),
        }
    }
}

既然我可以致电Some(&foo).as_ptr()来获取*const _，我希望能够致电Some(&mut foo).as_ptr()以获得*mut _。以下是我为此做的新特性：

trait AsMutPtr<T> {
    fn as_mut_ptr(&self) -> *mut T;
}

impl<'a, T> AsMutPtr<T> for Option<&'a mut T> {
    fn as_mut_ptr(&self) -> *mut T {
        match *self {
            Some(val) => val as *mut _,
            None => ptr::null_mut(),
        }
    }
}

问题是，AsMutPtr特征不会编译。当我尝试时，我收到以下错误：

error[E0507]: cannot move out of borrowed content
  --> src/lib.rs:22:15
   |
22 |         match *self {
   |               ^^^^^
   |               |
   |               cannot move out of borrowed content
   |               help: consider removing the `*`: `self`
23 |             Some(val) => val as *mut _,
   |                  --- data moved here
   |
note: move occurs because `val` has type `&mut T`, which does not implement the `Copy` trait
  --> src/lib.rs:23:18
   |
23 |             Some(val) => val as *mut _,
   |                  ^^^

我不知道导致它失败的两个特征之间发生了什么变化 - 我并不认为添加mut会产生很大的不同。我尝试添加ref，但这只会导致不同的错误，而且无论如何我都不希望这样做。

为什么AsMutPtr特质不起作用？

Answer 1

不幸的是，为&mut T而不是&T 编写特征impl确实会产生很大的不同。与&mut T相对的&T不是Copy，因此您无法直接从共享引用中提取它：

& &T      --->  &T
& &mut T  -/->  &mut T

这是相当自然的 - 否则可能会出现可变引用的别名，这违反了Rust的借用规则。

你可能会问外&来自哪里。它实际上来自&self方法中的as_mut_ptr()。如果你对某些东西有一个不可变的引用，即使它内部包含可变引用，你也无法使用它们来改变它们背后的数据。这也违反了借用语义。

不幸的是，我认为没有办法在没有安全的情况下做到这一点。您需要&mut T“按值”才能将其转换为*mut T，但您无法通过共享引用“按值”获取它。因此，我建议您使用ptr::read()：

use std::ptr;

impl<'a, T> AsMutPtr<T> for Option<&'a mut T> {
    fn as_mut_ptr(&self) -> *mut T {
        match *self {
            Some(ref val) => unsafe { ptr::read(val) as *mut _ },
            None => ptr::null_mut(),
        }
    }
}

val此处为& &mut T，因为模式中有ref限定符，因此ptr::read(val)返回&mut T，对可变引用进行别名处理。我认为它可以立即转换为原始指针并且不会泄漏，但即使结果是原始指针，它仍然意味着你有两个别名可变指针。你应该非常小心你用它们做什么。

或者，您可以修改AsMutPtr::as_mut_ptr()以按值使用其目标：

trait AsMutPtr<T> {
    fn as_mut_ptr(self) -> *mut T;
}

impl<'a, T> AsMutPtr<T> for Option<&'a mut T> {
    fn as_mut_ptr(self) -> *mut T {
        match self {
            Some(value) => value as *mut T,
            None => ptr::null_mut()
        }
    }
}

但是，在这种情况下，Option<&mut T>将使用as_mut_ptr()。例如，如果此Option<&mut T>存储在结构中，则这可能不可行。我不确定是否有可能以某种方式使用Option<&mut T>手动执行再次手动而不仅仅是&mut T（它不会自动触发）;如果可能，那么按值as_mut_ptr()可能是最好的整体解决方案。

Answer 2

问题是您正在阅读&mut中的&，但&mut不是Copy所以必须移动 - 而且您无法移动超出const引用。这实际上解释了Vladimir Matveev在更基本属性方面对&&mut → &的洞察力。

这实际上相对简单地解决了。如果您可以阅读*const _，则可以阅读*mut _。这两个是相同的类型，标志着“小心，这是共享的”。由于解除引用无论如何都是不安全的，实际上没有理由阻止你在两者之间施放。

所以你实际上可以做到

match *self {
    Some(ref val) => val as *const _ as *mut _,
    None => ptr::null_mut(),
}

读取不可变引用，使其成为不可变指针，然后使其成为可变指针。此外，它都通过安全的Rust完成，因此我们知道我们没有违反任何别名规则。

也就是说，在*mut引用消失之前实际使用&mut指针可能是一个非常糟糕的主意。我会对此非常犹豫，并试图重新考虑你的包装更安全。

Answer 3

这会做你期望的吗？

trait AsMutPtr<T> {
    fn as_mut_ptr(self) -> *mut T;
}

impl<T> AsMutPtr<T> for Option<*mut T> {
    fn as_mut_ptr(self) -> *mut T {
        match self {
            Some(val) => val as *mut _,
            None => ptr::null_mut(),
        }
    }
}

Answer 4

要避免使用unsafe代码，请将特征更改为接受&mut self而不是self或&self：

trait AsMutPtr<T> {
    fn as_mut_ptr(&mut self) -> *mut T;
}

impl<'a, T> AsMutPtr<T> for Option<&'a mut T> {
    fn as_mut_ptr(&mut self) -> *mut T {
        match self {
            Some(v) => *v,
            None => ptr::null_mut(),
        }
    }
}

如果您愿意，也可以将实现简化为一行：

fn as_mut_ptr(&mut self) -> *mut T {
    self.as_mut().map_or_else(ptr::null_mut, |v| *v)
}

这可用于为您提供来自同一源的多个可变原始指针。这很容易导致您导致可变的 aliasing ，因此请注意：

fn example(mut v: Option<&mut u8>) {
    let b = v.as_mut_ptr();
    let a = v.as_mut_ptr();
}

我建议不要将 immutable 引用转换为 mutable 指针，因为非常可能会导致不确定的行为。

转换选项＆lt;＆amp; mut T＆gt;到* mut T

4 个答案: