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rust - 如何从 `&mut [u32]` 安全地获取不可变字节切片？

问题描述

在我的项目的一个相当低级的部分中，一个函数接收一个可变的原始数据切片（&mut [u32]在这种情况下）。该数据应以小端序写入写入器。

现在，仅此一项不会成为问题，但所有这些都必须快速。我测量了我的应用程序并将其确定为关键路径之一。特别是，如果不需要更改字节序（因为我们已经在一个小字节序系统上），则不应该有任何开销。

这是我的代码（游乐场）：

use std::{io, mem, slice};

fn write_data(mut w: impl io::Write, data: &mut [u32]) -> Result<(), io::Error> {
    adjust_endianness(data);

    // Is this safe?
    let bytes = unsafe {
        let len = data.len() * mem::size_of::<u32>();
        let ptr = data.as_ptr() as *const u8;
        slice::from_raw_parts(ptr, len)
    };

    w.write_all(bytes)
}

fn adjust_endianness(_: &mut [u32]) {
    // implementation omitted
}

adjust_endianness改变了适当的字节序（这很好，因为错误的字节序u32是垃圾，但仍然是有效的u32）。

此代码有效，但关键问题是：这安全吗？特别是，在某些时候，data两者bytes都存在，对于相同的数据是一个可变切片和一个不可变切片。这听起来很糟糕，对吧？

另一方面，我可以这样做：

let bytes = &data[..];

这样，我也有那两片。不同的是，data现在是借来的。

我的代码是安全的还是显示 UB？为什么？如果不安全，如何安全地做我想做的事？

标签： rustunsafe

解决方案

一般来说，创建违反 Rust 安全规则的切片，即使是短暂的，也是不安全的。如果你欺骗借用检查器并让独立的切片同时借用相同的数据&，&mut这将使 Rust 在 LLVM 中指定错误的别名信息，这可能会导致实际错误编译的代码。Miri没有标记这种情况，因为您之后没有使用，但仍在制定data不安全的确切细节。

为了安全起见，您应该向借阅检查员解释共享情况：

let shared_data = &data[..];

data将在使用期间临时重新借用为共享/只读shared_data。在这种情况下，它不应该造成任何限制。退出此范围后，data将保持可变。

然后你会有&[u32]，但你需要&[u8]。幸运的是，这种转换是安全的，因为两者都是共享的，并且u8对齐要求比u32（如果是另一种方式，你必须使用align_to！）。

let shared_data = &data[..];
let bytes = unsafe {
    let len = shared_data.len() * mem::size_of::<u32>();
    let ptr = data.as_ptr() as *const u8;
    slice::from_raw_parts(ptr, len)
};

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