arrays - 如何创建和初始化不可变数组？

Question

我想创建一个数组。我不需要数组是可变的，并且在创建时，我拥有计算数组第 i 个成员所需的所有信息。但是，无法弄清楚如何在 Rust 中创建不可变数组。

这是我现在拥有的:

let mut my_array: [f32; 4] = [0.0; 4];
for i in 0..4 {
    // some calculation, doesn't matter what exactly
    my_array[i] = some_function(i);
}

这就是我想要的:

let my_array: [f32; 4] = array_factory!(4, some_function);

我如何在 Rust 中实现它？

Answer 1

这是带有示例用法的宏定义:

macro_rules! array_factory(
    ($size: expr, $factory: expr) => ({
        unsafe fn get_item_ptr<T>(slice: *mut [T], index: usize) -> *mut T {
            (slice as *mut T).offset(index as isize)
        }

        let mut arr = ::std::mem::MaybeUninit::<[_; $size]>::uninit();
        unsafe {
            for i in 0..$size {
                ::std::ptr::write(get_item_ptr(arr.as_mut_ptr(), i), $factory(i));
            }
            arr.assume_init()
        }
    });
);

fn some_function(i: usize) -> f32 {
    i as f32 * 3.125
}

fn main() {
    let my_array: [f32; 4] = array_factory!(4, some_function);
    println!("{} {} {} {}", my_array[0], my_array[1], my_array[2], my_array[3]);
}

宏的主体基本上是您的第一个版本，但有一些变化:

• 省略了数组变量的类型注解，因为它可以推断。
• 数组创建时未初始化，因为无论如何我们都将立即覆盖所有值。处理未初始化的内存是不安全的，因此我们必须在 unsafe block 中对其进行操作。在这里，我们使用 MaybeUninit ，它在 Rust 1.36 中被引入以取代 mem::uninitialized ¹.
• 使用 std::ptr::write() 分配项目由于数组未初始化的事实。赋值会尝试在数组中删除一个未初始化的值；效果取决于数组项类型(对于实现 Copy 的类型，如 f32，它没有效果；对于其他类型，它可能会崩溃)。
• 宏主体是一个 block 表达式(即用大括号括起来)，该 block 以一个没有后跟分号的表达式结尾，arr.assume_init()。因此，该 block 表达式的结果是 arr.assume_init()。

我们可以制作这个宏的安全版本，而不是使用不安全的功能；但是，它要求数组项类型实现 Default特征。请注意，我们必须在此处使用正常赋值，以确保正确删除数组中的默认值。

macro_rules! array_factory(
    ($size: expr, $factory: expr) => ({
        let mut arr = [::std::default::Default::default(), ..$size];
        for i in 0..$size {
            arr[i] = $factory(i);
        }
        arr
    });
)

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¹ 这是有充分理由的。此答案的先前版本使用了 mem::uninitialized，不是内存安全的:如果在初始化数组时发生 panic (因为工厂函数 panic )，并且数组的项目类型有析构函数，编译器将插入代码以在数组中的每个项目上调用析构函数；甚至还没有初始化的项目! MaybeUninit 避免了这个问题，因为它将正在初始化的值包装在 ManuallyDrop 中。 ，这是 Rust 中的一种魔法类型，可以防止析构函数自动运行。