rust - 什么时候延长 Arenas 引用的生命周期是安全的？

Question

我有一个使用 Arena 的结构:

struct Foo<'f> {
    a: Arena<u64>, // from the typed-arena crate
    v: Vec<&'f u64>,
}

只要受主结构体生命周期的约束，延长竞技场引用的生命周期是否安全？

impl<'f> Foo<'f> {
    pub fn bar(&mut self, n: u64) -> Option<&'f u64> {
        if n == 0 {
            None
        } else {
            let n_ref = unsafe { std::mem::transmute(self.a.alloc(n)) };
            Some(n_ref)
        }
    }
}

有关更多上下文，请参阅此 Reddit comment .

Answer 1

Is it safe to extend the lifetime of a reference into the arena so long as it is bound by the lifetime of the main struct?

Arena 将与 Foo 一起掉落，因此原则上，这是安全的，但也没有必要，因为Arena 已经活得够久了。

但是，这并不是您的代码实际执行的操作! 'f 的生命周期可以比结构体的生命周期更长——它可以与 v 中生命周期最短的引用一样长。例如:

fn main() {
    let n = 1u64;
    let v = vec![&n];
    let bar;
    {
        let mut foo = Foo { a: Arena::new(), v };
        bar = foo.bar(2);
        // foo is dropped here, along with the Arena
    }
    // bar is still useable here because 'f is the full scope of `n`
    println!("bar = {:?}", bar); // Some(8021790808186446178) - oops!
}

试图假装生命周期比实际长，这为安全代码中的未定义行为创造了机会。

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一个可能的修复方法是在 struct 之外拥有 Arena 并依靠借用检查器来确保它在仍在使用时不会被删除:

struct Foo<'f> {
    a: &'f Arena<u64>,
    v: Vec<&'f u64>,
}

impl<'f> Foo<'f> {
    pub bar(&mut self, n: u64) -> Option<&'f u64> {
        if n == 0 {
            None
        } else {
            Some(self.a.alloc(n))
        }
    }
}

fn main() {
    let arena = Arena::new();
    let n = 1u64;
    let v = vec![&n];
    let bar;
    {
        let mut foo = Foo { a: &arena, v };
        bar = foo.bar(2);
    }
    println!("bar = {:?}", bar); // Some(2)
}

就像您的不安全版本一样，生命周期表示对 Arena 的引用必须至少与 Vec 中的项目一样长有效。不过，这也证实了这个事实是真的!由于不存在不安全代码，您可以相信借用检查器这不会触发 UB。