C++與Rust操作裸指標的比較

熊皮皮發表於2018-11-13
C++Rust指標

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判斷指標是否為NULL/nullptr

假設存在const T* ptr1和T* ptr2，分別判斷它們是否為空，C++和Rust實現如下所示。

if ((NULL == ptr1) || (nullptr == ptr2)) {
  // do something
}
複製程式碼
use std::ptr;

if ptr::null() == ptr1 || ptr::null_mut() == ptr2 {
    // do something
}
複製程式碼

返回nullptr/NULL

由前面可知，Rust提供C介面時返回nullptr或NULL的實現如下

#[no_mangle]
pub extern "C" fn init_engine() -> * const c_void {
    // something goes wrong
    std::ptr::null()
}

fn main() {
    unsafe{
        let engine = init_engine();
        println!("{:?}", engine);
    }
}
複製程式碼

使用slice直接讀寫指標內容

寫指標

const int COUNT = 100;
int *int_ptr = new int[COUNT];
for (int i = 0; i < COUNT; ++i) {
    int_ptr[i] = i;
}
複製程式碼

將上述C++申請的ptr指標傳遞到Rust進行寫入，最差的辦法是在Rust內部建立一個長度相同的Vector，將資料寫入Vector，再通過std::ptr::copy到int_ptr中，示例如下：

use std::ptr;

#[no_mangle]
pub extern "C" fn write_to_c_buffers(n: usize, buffers: *mut i32) {
    let mut tmp_buffers = Vec::with_capacity(n);
    for index in 0..n {
        tmp_buffers.push(index);
    }
    unsafe {
        ptr::copy(tmp_buffers.as_ptr(), buffers, n);
    }
}
複製程式碼

上述的tmp_buffers分配了一塊與buffers等長的新記憶體，這樣多佔用了記憶體，不科學。

使用std::slice直接讀寫裸指標可實現前面C++式的做法，示例如下：

use std::slice;

#[no_mangle]
pub extern "C" fn write_to_c_buffers(n: usize, buffers: *mut i32) {
    unsafe {
        let mut slice = slice::from_raw_parts_mut(buffers, n);
        for index in 0..n {
            slice[index] = index; 
        }
    }
}
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進一步，可使用Rust類似C#的foreach進行迴圈，同時縮小unsafe程式碼塊的影響空間。讀指標也可用這個方案。

use std::slice;

#[no_mangle]
pub extern "C" fn write_to_c_buffers(n: usize, buffers: *mut i32) {
  let mut buffers = unsafe { slice::from_raw_parts_mut(buffers, n) };
  for slice in buffers {
    *slice = //do something; 
  }  
}
複製程式碼

讀指標

int summary(size_t count, int ptr*) {
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < count; ++i) {
        sum += ptr[i];
    }
    return sum;
}
複製程式碼

將ptr傳遞到Rust進行求和，用slice可以直接操作，避免分配額外的記憶體，示例如下：

use std::slice;

#[no_mangle]
pub extern "C" fn summary_for_c_buffers(n: usize, buffers: *const i32) {
    unsafe {
        let slice = slice::from_raw_parts(buffers, n);
        let mut sum = 0;
        for index in 0..n {
            sum += slice[index];
        }
        sum
    }
}
複製程式碼

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