Transmutes

类型系统,别挡着我们的路! 我们要重新解释这些比特,否则就会死掉! 尽管这本书是关于做不安全的事情的,但我真的必须强调,你应该深入思考找到本节中所涉及的操作以外的另一种方法。这真的是你在 Rust 中所能做的最可怕的不安全的事情,而这基本不设防。

mem::transmute<T, U>接收一个T类型的值并将其重新解释为U类型。唯一的限制是TU被验证为具有相同的大小。导致未定义行为的方法是令人难以置信的。

  • 首先,创建一个具有无效状态的任何类型的实例都会导致无法真正预测的任意混乱。即使你从未对bool做过任何事情,也不要把3转化为bool。就是不要。

  • Transmute 有一个重载的返回类型。如果你不指定返回类型,它可能会为了满足类型推导而返回一个令人惊讶的类型。

  • 将一个&转为&mut是未定义行为

    • 将一个&转为&mut总是未定义行为
    • 不,你不能这样做
    • 不,你并不特别
  • Transmute 到一个没有明确提供生命周期的引用会产生一个无限制的寿命

  • 当在不同的复合类型之间转换时,你必须确保它们的布局是一样的!如果布局不同,错误的字段就会被填入错误的数据,这也许仅仅让你 Debug 一阵,也可能会造成 UB(见上文)

    那么你怎么知道布局是否相同呢?对于repr(C)类型和repr(transparent)类型,布局是精确定义的。但是对于普通的repr(Rust)来说,它不是。即使是同一个通用类型的不同实例也可以有截然不同的布局。Vec<i32>Vec<u32>可能有相同的字段顺序,也可能没有。数据布局保证了什么,或者没保证什么的细节可以参考 UCG 工作组

mem::transmute_copy<T, U>比这个更不安全。它把size_of<U>字节从T中复制出来,并把它们解释为Umem::transmute的大小检查没有了(因为复制出一个前缀可能是有效的),尽管UT大是未定义行为。

当然,你也可以使用原始指针转换或union来获得这些函数的所有功能,并关闭 Lint 或其他基本的合理性检查。原始指针转换和union并不能神奇地避免上述规则。