rust - 如何使用嵌入式切片创建指向未调整大小的类型的智能指针？

问题描述

我试图通过使用 C 的灵活数组成员之类的东西来避免多个堆分配。为此，我需要分配一个大小不一的结构，但我没有找到任何方法通过智能指针来做到这一点。我对很感兴趣Rc，但对也是如此Box，所以这就是我将在示例中使用的内容。

这是迄今为止我得到的最接近的：

use std::alloc::{self, Layout};

struct Inner {/* Sized fields */}

#[repr(C)] // Ensure the array is always last
// Both `inner` and `arr` need to be allocated, but preferably not separately
struct Unsized {
    inner: Inner,
    arr: [usize],
}

pub struct Exposed(Box<Unsized>);

impl Exposed {
    pub fn new(capacity: usize) -> Self {
        // Create a layout of an `Inner` followed by the array
        let (layout, arr_base) = Layout::array::<usize>(capacity)
            .and_then(|arr_layout| Layout::new::<Inner>().extend(arr_layout))
            .unwrap();
        let ptr = unsafe { alloc::alloc(layout) };
        // At this point, `ptr` is `*mut u8` and the compiler doesn't know the size of the allocation
        if ptr.is_null() {
            panic!("Internal allocation error");
        }
        unsafe {
            ptr.cast::<Inner>()
                .write(Inner {/* Initialize sized fields */});
            let tmp_ptr = ptr.add(arr_base).cast::<usize>();
            // Initialize the array elements, in this case to 0
            (0..capacity).for_each(|i| tmp_ptr.add(i).write(0));
            // At this point everything is initialized and can safely be converted to `Box`
            Self(Box::from_raw(ptr as *mut _))
        }
    }
}

这不编译：

error[E0607]: cannot cast thin pointer `*mut u8` to fat pointer `*mut Unsized`
  --> src/lib.rs:32:28
   |
32 |         Self(Box::from_raw(ptr as *mut _))
   |                            ^^^^^^^^^^^^^

我可以直接使用*mut u8，但这似乎极易出错并且需要手动删除。

有没有办法从中创建一个胖指针ptr，因为我实际上知道分配大小，或者从复合未调整类型创建一个智能指针？

标签： rustsmart-pointers

解决方案

问题是指针*mut Unsized是一个宽指针，所以不仅仅是一个地址，而是一个地址和切片中元素的数量。另一方面，指针*mut u8不包含有关切片长度的信息。标准库提供

std::ptr::slice_from_raw_parts和，
std::ptr::slice_from_raw_parts_mut

对于这种情况。所以你首先创建一个假的（和错误的）*mut usize

ptr as *mut usize

然后允许

slice_from_raw_parts_mut(ptr as *mut usize, capacity)

在宽指针中创建一个*mut [usize]具有正确长度字段的假（仍然是错误的），然后我们毫不客气地对其进行强制转换

slice_from_raw_parts_mut(ptr as *mut usize, capacity) as *mut Unsized

它只改变了类型（值不变），所以我们得到了正确的指针，我们现在可以最终输入Box::from_raw

演示此帖子的完整示例：

use std::alloc::{self, Layout};

struct Inner {/* Sized fields */}

#[repr(C)] // Ensure the array is always last
           // Both `inner` and `arr` need to be allocated, but preferably not separately
struct Unsized {
    inner: Inner,
    arr: [usize],
}

pub struct Exposed(Box<Unsized>);

impl Exposed {
    pub fn new(capacity: usize) -> Self {
        // Create a layout of an `Inner` followed by the array
        let (layout, arr_base) = Layout::array::<usize>(capacity)
            .and_then(|arr_layout| Layout::new::<Inner>().extend(arr_layout))
            .unwrap();
        let ptr = unsafe { alloc::alloc(layout) };
        // At this point, `ptr` is `*mut u8` and the compiler doesn't know the size of the allocation
        if ptr.is_null() {
            panic!("Internal allocation error");
        }
        unsafe {
            ptr.cast::<Inner>()
                .write(Inner {/* Initialize sized fields */});
            let tmp_ptr = ptr.add(arr_base).cast::<usize>();
            // Initialize the array elements, in this case to 0
            (0..capacity).for_each(|i| tmp_ptr.add(i).write(0));
        }

        // At this point everything is initialized and can safely be converted to `Box`
        unsafe {
            Self(Box::from_raw(
                std::ptr::slice_from_raw_parts_mut(ptr as *mut usize, capacity) as *mut Unsized,
            ))
        }
    }
}

操场

旁注：您不需要#[repr(C)]确保未调整大小的切片字段位于末尾，这是有保证的。您需要它来了解字段的偏移量。

rust - 如何使用嵌入式切片创建指向未调整大小的类型的智能指针？

问题描述

解决方案

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