如何获取 FFI 包装器的可变性错误

Question

我正在与一个 FFI c 库进行交互，编写一个“胖”层来包含所有不安全的代码。我注意到，如果我通过 *mut 类型改变数据，我不会收到任何警告。

我希望类型检查器在调用 FFI 之前强制我拥有结构的正确所有权。 C API 更改可能会出现问题

pub fn c_thing_mutate(thing: *const c_thing);

到

pub fn c_thing_mutate(thing: *mut c_thing);

Rust 不会警告 rust API 现在需要更改。

导致 UB 的示例代码。 c_thing_mutate 对源自&self 的数据进行变异：

use std::ptr::null_mut;

#[repr(C)]
pub struct c_thing {
    _unused: [u8; 0],
}

extern "C" {
    pub fn c_thing_init(thing: *mut *mut c_thing);
    pub fn c_thing_mutate(thing: *mut c_thing);
    pub fn c_thing_release(thing: *mut c_thing);
}

struct CThingWrapper {
    thing: *mut c_thing,
}

impl CThingWrapper {
    pub fn new() -> CThingWrapper {
        let mut thing: *mut c_thing = null_mut();
        unsafe { c_thing_init(&mut thing) };
        CThingWrapper { thing }
    }

    pub fn mutate(&self) {
        unsafe { c_thing_mutate(self.thing) };
    }
}

impl Drop for CThingWrapper {
    fn drop(&mut self) {
        unsafe {
            c_thing_release(self.thing);
        }
    }
}

fn main() {
    let x = CThingWrapper::new();
    x.mutate();
}

我认为 Box 或 Cell 可能会帮助我解决这个问题。 Box 很难，因为我无法放下东西：

use std::ptr::null_mut;

#[repr(C)]
pub struct c_thing {
    _unused: [u8; 0],
}

extern "C" {
    pub fn c_thing_init(thing: *mut *mut c_thing);
    pub fn c_thing_mutate(thing: *mut c_thing);
    pub fn c_thing_release(thing: *mut c_thing);
}

struct CThingWrapper {
    thing: Box<c_thing>,
}

impl CThingWrapper {
    pub fn new() -> CThingWrapper {
        let mut thing: *mut c_thing = null_mut();
        unsafe { c_thing_init(&mut thing) };
        CThingWrapper {
            thing: unsafe { Box::from_raw(thing) },
        }
    }

    pub fn mutate(&mut self) {
        let thing = self.thing.as_mut();
        unsafe {
            c_thing_mutate(thing);
            self.thing = Box::from_raw(thing)
        };
    }
}

impl Drop for CThingWrapper {
    fn drop(&mut self) {
        unsafe {
            let thing = Box::leak(self.thing);
            c_thing_release(thing);
        }
    }
}

fn main() {
    let x = CThingWrapper::new();
    x.mutate();
}

错误：“无法移出self.thing，它位于可变变量后面 引用，移动发生是因为self.thing 的类型为Box<c_thing>，它没有实现Copy trait”

Box 似乎不太正确，Box 想要分配和释放内存，但我需要将其委托给 C API。

单元格不完全正确； “Cell 通过将值移入和移出 Cell 来实现内部可变性。”。

我怀疑我可能需要一个类型的组合，例如Option<Box<T>>

Answer 1

这个包装器创建了我想要的语义，只有&mut CPtr<T> 可以访问*mut T，而& CPtr<T> 可以使用*const T。

/// This struct exists only to force *mut to be used in a mutable context
/// For example, to prevent this:
///
/// fn mutate(ptr: *mut T) {}
/// fn (&self) {
///     mutate(self.ptr)
/// }
///
#[derive(Debug)]
pub struct CPtr<T> {
    ptr: *mut T,
}

impl<T> CPtr<T> {
    pub fn new(ptr: *mut T) -> Self {
        Self { ptr }
    }

    pub fn as_ptr(&self) -> *const T {
        self.ptr
    }

    pub fn as_mut_ptr(&mut self) -> *mut T {
        self.ptr
    }
}