rust - 将数据和指向该数据的可变指针存储在结构中是否安全？

Question

让我们考虑一个围绕 C 库的 Rust 包装器库。此 C 库定义了一个结构并将其用作整个 API 中的可变指针。

Rust 包装器定义了以下结构，其中 ptr 指向 data。

struct Wrapper {
    data: struct_from_c_t,
    ptr: *mut struct_from_c_t,
}

如果此指针的所有使用都在 Wrapper 结构的生命周期内进行，那么在不安全代码中使用此指针时我还会遇到哪些其他潜在问题？

在这个结构中取消引用和使用这个指针总是安全的吗？

对于详细上下文，目标是能够使用此指针从非可变借用 Wrapper 的函数中调用 FFI 函数。

Answer 1

这通常是一个坏主意，而且非常容易出错。

首先，阅读Why can't I store a value and a reference to that value in the same struct?有关为什么安全 Rust 在编译时阻止此构造的深入解释。

TL;DR，如果您曾经移动Wrapper 结构，指针将无效。取消引用它会导致未定义的行为(一件坏事)。

如果您可以确保:

1. Wrapper 永远不会移动。
2. ptr 会在您每次移动结构时更新。

然后指针将是有效的并且可以安全地取消引用(假设支持所有其他关于不安全代码的警告)。

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更糟糕的是，没有理由将指针放在第一位；您可以在需要时获取对值的引用并将其转换为指针:

extern "C" {
    fn ffi_fn(data: *mut struct_from_c_t);
}

struct Wrapper {
    data: struct_from_c_t,
}

impl Wrapper {
    fn do_thing(&mut self) {
        unsafe { ffi_fn(&mut self.data) }
    }
}

from functions borrowing Wrapper non-mutably

在没有上下文的情况下，这似乎是一个可疑的决定，但 Rust 具有用于内部可变性的工具:

use std::cell::RefCell;

struct Wrapper {
    data: RefCell<struct_from_c_t>,
}

impl Wrapper {
    fn do_thing(&self) {
        unsafe { ffi_fn(&mut *self.data.borrow_mut()) }
    }
}