casting - 将 Vec 就地转换为 Vec 且开销最小

Question

我正在尝试将 u32 的 Vec 转换为 u8 的 Vec，最好就地且没有太多开销。

我当前的解决方案依赖于不安全的代码来重新构造 Vec。有没有更好的方法来做到这一点，我的解决方案有哪些相关风险？

use std::mem;
use std::vec::Vec;

fn main() {
    let mut vec32 = vec![1u32, 2];
    let vec8;
    unsafe {
        let length = vec32.len() * 4; // size of u8 = 4 * size of u32
        let capacity = vec32.capacity() * 4; // ^
        let mutptr = vec32.as_mut_ptr() as *mut u8;
        mem::forget(vec32); // don't run the destructor for vec32

        // construct new vec
        vec8 = Vec::from_raw_parts(mutptr, length, capacity);
    }

    println!("{:?}", vec8)
}

Rust Playground link

Answer 1

1. 每当写 unsafe block ，我强烈鼓励人们在 block 上添加评论，解释为什么您认为代码实际上是安全的。这类信息对以后阅读代码的人很有用。

2. 不要添加关于“魔数(Magic Number)”4 的注释，只需使用 mem::size_of::<u32> .我什至会使用 size_of对于 u8并执行除法以获得最大的清晰度。

3. 您可以从 unsafe 返回新创建的 Vec阻止。

4. 如评论中所述，像这样“转储”数据 block 会使数据格式平台相关；你会在小端和大端系统上得到不同的答案。这可能会导致将来出现大量调试问题。文件格式要么将平台字节序编码到文件中(使读者的工作更加困难)，要么只将特定的字节顺序写入文件(使编写者的工作更加困难)。

5. 我可能会移动整个 unsafe block 到一个函数并为其命名，仅用于组织目的。

6. 您不需要导入 Vec ，在前奏。

use std::mem;

fn main() {
    let mut vec32 = vec![1u32, 2];

    // I copy-pasted this code from StackOverflow without reading the answer 
    // surrounding it that told me to write a comment explaining why this code 
    // is actually safe for my own use case.
    let vec8 = unsafe {
        let ratio = mem::size_of::<u32>() / mem::size_of::<u8>();

        let length = vec32.len() * ratio;
        let capacity = vec32.capacity() * ratio;
        let ptr = vec32.as_mut_ptr() as *mut u8;

        // Don't run the destructor for vec32
        mem::forget(vec32);

        // Construct new Vec
        Vec::from_raw_parts(ptr, length, capacity)
    };

    println!("{:?}", vec8)
}

Playground

关于此代码，我最大的未知担忧在于与 Vec 关联的内存对齐。 .

Rust 的底层分配器 allocates和 deallocates具有特定 Layout 的内存。 Layout包含指针的大小和对齐方式等信息。

我假设这段代码需要 Layout在对 alloc 的成对调用之间进行匹配和 dealloc .如果是这样的话，dropping the Vec<u8> constructed from a Vec<u32> might tell the allocator the wrong alignment因为该信息是 based on the element type .

如果没有更好的知识，“最好”的做法就是离开 Vec<u32>按原样简单地得到一个&[u8]给它。切片与分配器没有交互，避免了这个问题。

即使不与分配器交互，您也需要注意对齐!

另见:

• How to slice a large Vec<i32> as &[u8]?
• https://stackoverflow.com/a/48309116/155423