内容简介:文 | 1724字 — 估计阅读 | 6分钟任何事情都是相对的,就像Rust给我们的印象一直是安全、快速,但实际上,完全的安全是不可能实现的。因此,Rust中也是会有不安全的代码的。
文 | 1724字 — 估计阅读 | 6分钟
任何事情都是相对的,就像Rust给我们的印象一直是安全、快速,但实际上,完全的安全是不可能实现的。因此,Rust中也是会有不安全的代码的。
严格来讲,Rust语言可以分为 Safe Rust 和 Unsafe Rust 。Unsafe Rust是Safe Rust的超集。
在Unsafe Rust中并不会禁用任何的安全检查,Unsafe Rust出现的原因是为了让开发者可以做一些更加底层的操作。
这些事情本身也是不安全的,如果仍然要进行Rust的安全检查,那么就无法进行这些操作。
在进行下面这5种操作时,Unsafe Rust不会进行安全检查。
-
解引用原生指针
-
调用unsafe的函数或方法
-
访问或修改可变的静态变量
-
实现unsafe的trait
-
读写联合体中的字段
基础语法
Unsafe Rust的关键字是unsafe,它可以用来修饰函数、方法和trait,也可以用来标记代码块。
标准库中也有不少函数是unsafe的。例如String中的 from_utf8_unchecked() 函数。
它的定义如下:
pub unsafe fn from_utf8_unchecked ( bytes : Vec < u8 > ) -> String {
String { vec : bytes }
}
这个函数被标记为 unsafe 的原因是函数并没有检查传入参数是否是合法的 UTF-8 序列。也就是提醒使用者注意,使用这个函数要自己保证参数的合法性。
用 unsafe 标记的 trait 也比较常见,在前面我们见过的 Send 和 Sync 都是 unsafe的trait 。
它们被用来保证线程安全, 将其标记为 unsafe 是告诉开发者,如果自己实现这两个 trait ,那么代码就会有安全风险。
我们在调用unsafe函数或方法时,需要使用unsafe代码块。
fn main () {
let sparkle_heart = vec! [ 240 , 159 , 146 , 150 ];
let sparkle_heart = unsafe {
String :: from_utf8_unchecked ( sparkle_heart )
};
assert_eq! ( " � " , sparkle_heart );
}
在了解了unsafe的基础语法之后,我们再来具体看看前面提到的5种操作。
解引用原生指针
Rust的原生指针分为两种:可变类型 *mut T 和不可变类型 *const T 。
与引用和智能指针不同,原生指针具有以下特性:
-
可以不遵循借用规则,在同一代码块中可以同时出现可变和不可变指针,也可以同时有多个可变指针
-
不保证指向有效内存
-
允许是null
-
不会自动清理内存
由这些特性可以看出,原生指针并不受Rust那一套安全规则的限制,因此,解引用原生指针是一种不安全的操作。
换句话说,我们应该把这种操作放在unsafe代码块中。
下面这段代码就展示了原生指针的第一条特性,以及如何解引用原生指针。
fn main () {
let mut num = 5 ;
let r1 = & num as * const i32 ;
let r2 = & mut num as * mut i32 ;
unsafe {
println! ( "r1 is: {}" , * r1 );
println! ( "r2 is: {}" , * r2 );
}
}
在Rust编程中,原生指针常被用作和 C语言 打交道,原生指针有一些特有的方法,例如可以用 is_null() 来判断原生指针是否是空指针,用 offset() 来获取指定偏移量的内存地址的内容,使用 read()/write() 方法来读写内存等。
调用unsafe的函数或方法
调用unsafe的函数或方法必须放到unsafe代码块中,这点我们在基础知识中已经介绍过。因为函数本身被标记为unsafe,也就意味着调用它可能存在风险。这点无需赘述。
访问或修改可变的静态变量
对于不可变的静态变量,我们访问它不会存在任何安全问题,但是对于可变的静态变量而言,如果我们在多线程中都访问同一个变量,那么就会造成数据竞争。
这当然也是一种不安全的操作。所以要放到unsafe代码块中,此时线程安全应由开发者自己来保证。
static mut COUNTER : u32 = 0 ;
fn add_to_count ( inc : u32 ) {
unsafe {
COUNTER += inc ;
}
}
fn main () {
add_to_count ( 3 );
unsafe {
println! ( "COUNTER: {}" , COUNTER );
}
}
在这个例子中我们没有使用多线程,这里只是想展示一下如何访问和修改可变静态变量。
实现unsafe的trait
当trait中包含一个或多个编译器无法验证其安全性的方法时,这个trait就必须被标记为unsafe。而想要实现unsafe的trait,首先在实现代码块的关键字 impl 前也要加上unsafe标记。
其次,无法被编译器验证安全性的方法,其安全性必须由开发者自己来保证。
前面我们也提到了,常见的unsafe的trait有Send和Sync这两个。
读写联合体中的字段
Rust中的Union联合体和Enum相似。我们可以使用union关键字来定义一个联合体。
union MyUnion {
i : i32 ,
f : f32 ,
}
fn main () {
let my_union = MyUnion { i : 3 };
unsafe {
println! ( "{}" , my_union . i );
}
}
在初始化时,我们每次只能指定一个字段的值。这就造成我们在访问联合体中的字段时,有可能会访问到未定义的字段。
因此,Rust让我们把访问操作放到unsafe代码块中,以此来警示我们必须自己保证程序的安全性。
总结
本文我们聊了Unsafe Rust的一些使用场景和使用方法。你只需要记住Unsafe的5种操作就好,在遇到这些操作时,一定要使用unsafe代码块。
unsafe代码块不光是为了“骗”过编译器,要时刻提醒自己, unsafe代码块中的程序要由开发者自己保证其正确性。
-
解引用原生指针
-
调用unsafe的函数或方法
-
访问或修改可变的静态变量
-
实现unsafe的trait
-
读写联合体中的字段
- END -
以上就是本文的全部内容,希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助,也希望大家多多支持 码农网
本站部分资源来源于网络,本站转载出于传递更多信息之目的,版权归原作者或者来源机构所有,如转载稿涉及版权问题,请联系我们。
从界面到网络空间
(美)海姆 / 金吾伦/刘钢 / 上海科技教育出版社 / 2000-7 / 16.40元
计算机急剧改变了20世纪的生活。今天,我们凭借遍及全球的计算机网络加速了过去以广播、报纸和电视形式进行的交流。思想风驰电掣般在全球翻飞。仅在角落中潜伏着已完善的虚拟实在。在虚拟实在吕,我们能将自己沉浸于感官模拟,不仅对现实世界,也对假想世界。当我们开始在真实世界与虚拟世界之间转换时,迈克尔·海姆问,我们对实在的感觉如何改变?在〈从界面到网络空间〉中,海姆探讨了这一问题,以及信息时代其他哲学问题。他......一起来看看 《从界面到网络空间》 这本书的介绍吧!