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我尝试创建一个不安全但性能更高的 ArrayQueue
实现。添加测试用例后,其中一个产生了段错误。这是我简单的最小实现:
use std::mem;
pub struct ArrayQueue<T> {
buff: Vec<T>,
head: usize,
size: usize,
}
impl<T> ArrayQueue<T> {
pub fn new(size: usize) -> Self {
let mut buff = Vec::with_capacity(size);
unsafe {
buff.set_len(size);
}
ArrayQueue {
buff: buff,
head: 0,
size: 0,
}
}
pub fn add(&mut self, elem: T) {
let idx = (self.head + self.size) % self.buff.len();
*unsafe { self.buff.get_unchecked_mut(idx) } = elem;
self.size += 1;
}
pub fn remove(&mut self) -> T {
let idx = self.head;
self.size -= 1;
self.head = (self.head + 1) % self.buff.len();
mem::replace(unsafe { self.buff.get_unchecked_mut(idx) }, unsafe {
mem::uninitialized()
})
}
}
impl<T> Drop for ArrayQueue<T> {
fn drop(&mut self) {
let mut idx = self.head;
for _ in 0..self.size {
// Drop only valid elements of the queue
drop(unsafe { self.buff.get_unchecked_mut(idx) });
idx = (idx + 1) % self.buff.len();
}
unsafe {
// Prevent deallocation of vector elements
// This still dallocates vector's internal buffer
self.buff.set_len(0);
}
}
}
#[cfg(test)]
mod test {
use super::ArrayQueue;
#[test]
fn test0() {
let mut x = ArrayQueue::new(10);
x.add(String::from("K"));
assert_eq!(x.remove(), String::from("K"));
}
#[test]
fn test1() {
let mut x: ArrayQueue<Box<String>> = ArrayQueue::new(10);
x.add(Box::new(String::from("K")));
assert_eq!(x.remove(), Box::new(String::from("K")));
}
}
我相信我正在做适当的删除以防止任何内存泄漏。
我附上了两个测试用例,其中一个有效,但另一个因内存引用无效而导致崩溃。
它在 add
方法 (*unsafe {self.buff.get_unchecked_mut(idx)} = elem;
) 内崩溃,我怀疑发生这种情况是因为我正在尝试写入无效的内存位置。
我在测试中专门为矢量元素使用了堆分配对象,但令我惊讶的是 String
可以正常工作,而 Box
不能。
我想了解是否有可能进行这样的不安全实现以及目前失败的原因?
编辑
我已通过将 *unsafe {self.buff.get_unchecked_mut(idx)} = elem;
替换为 unsafe {std::ptr::write(self.buff .get_unchecked_mut(idx), elem)};
现在我想明白为什么这个有效而以前的版本无效
最佳答案
当您运行 *unsafe { self.buff.get_unchecked_mut(idx) } = elem;
来替换未初始化的 Box
或 String
时,它将在这个未初始化的 Box
或 String
上运行 drop
。 Box
和 String
都包含一个指向堆中应该存储数据的部分的指针,当它们被删除时,它将释放该位置的内存.
通过删除未初始化的 Box
或 String
,它将在任意位置释放内存,因为未初始化的指针可以是任何东西。释放尚未分配的内存是未定义的行为。
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