rust - 为什么 std::rc::Rc 需要 PhantomData？

Question

我知道 PhantomData旨在使用数据类型定义中的生命周期或类型参数，否则这些参数将不会被使用。我最近在查看 Rc 的定义在Rust std lib并注意到它似乎使用了 PhantomData , 但它看起来像 T正在兄弟字段中使用ptr作为 NonNull<RcBox<T>> .文档说 NonNull是"*mut T but non-zero and covariant."并继续使用声明进一步扩展该定义:

Unlike *mut T, NonNull<T> is covariant over T. If this is incorrect for your use case, you should include some PhantomData in your type to provide invariance, such as PhantomData<Cell<T>> or PhantomData<&'a mut T>.

因此，它是需要方差还是更多是因为 NonNull实际上是一个原始指针和 PhantomData需要将省略的生命周期消耗为 this answer seems to imply ？

Answer 1

PhantomData在这里用来告诉丢弃检查器丢弃 Rc<T> may cause a value of type T to be dropped .

当我们宣布我们可能会删除类型为 T 的值时，丢弃检查器确保 T 中的任何生命周期比 struct 长寿本身。正是这个检查阻止了 following code从编译。在这种情况下，Rc 的通用参数是PeekOnDrop<&'a u8> ，其生命周期为 'a .

use std::{fmt, rc::Rc};

struct PeekOnDrop<T: fmt::Debug>(T);

impl<T: fmt::Debug> Drop for PeekOnDrop<T> {
    fn drop(&mut self) {
        println!("{:?}", self.0);
    }   
}

struct SelfReferential<'a> {
   value: Box<u8>,
   rc: Option<Rc<PeekOnDrop<&'a u8>>>,
}

fn main() {
    let mut sr = SelfReferential {
        rc: None,
        value: Box::new(1),
    };

    sr.rc = Some(Rc::new(PeekOnDrop(&*sr.value)));

    // `sr` would be dropped here, which could drop `value` before `rc`.
    // The destructor of `PeekOnDrop` would then try to inspect the (dangling)
    // reference, resulting in UB!
}

有关此处底层逻辑的完整解释，请参阅 the nomicon , 但请注意没有 PeekOnDrop , 前面的例子 compiles just fine .这是因为 Rc<T>在其 Drop impl 中声明它的通用参数 T是#[may_dangle] .在这样做时，它 promise 其 Drop impl 对 T 的值不做任何操作它拥有除了(也许)放弃它。仅当丢弃检查器递归检查 Drop PeekOnDrop 的含义并发现它可以访问 T是否发生错误。

为了完整性，here's an example of an undefined program这是通过断言 PeekOnDrop 来实现的的 Drop impl 不访问 T使用 #[may_dangle] .如果Rc，原始示例中将显示相同的未定义行为。没有使用PhantomData声明它可能会删除 T 的值.