将 Option<&mut T> 转换为 *mut T

我正在围绕 C 库编写一个 Rust 包装器，同时我试图利用中提到的“可空指针优化”The Book https://doc.rust-lang.org/1.30.0/book/first-edition/ffi.html#the-nullable-pointer-optimization，但我找不到好的转换方法Option<&T> to *const T and Option<&mut T> to *mut T就像他们所描述的那样。

我真正想要的是能够打电话Some(&foo) as *const _。不幸的是，这不起作用，所以我能想到的下一个最好的事情是Option<T>这使我能够打电话Some(&foo).as_ptr()。以下代码是该特征的工作定义和实现：

use std::ptr;

trait AsPtr<T> {
    fn as_ptr(&self) -> *const T;
}

impl<'a, T> AsPtr<T> for Option<&'a T> {
    fn as_ptr(&self) -> *const T {
        match *self {
            Some(val) => val as *const _,
            None => ptr::null(),
        }
    }
}

现在我可以打电话了Some(&foo).as_ptr()得到一个*const _，我希望能够打电话Some(&mut foo).as_ptr()得到一个*mut _。以下是我为此创建的新特征：

trait AsMutPtr<T> {
    fn as_mut_ptr(&self) -> *mut T;
}

impl<'a, T> AsMutPtr<T> for Option<&'a mut T> {
    fn as_mut_ptr(&self) -> *mut T {
        match *self {
            Some(val) => val as *mut _,
            None => ptr::null_mut(),
        }
    }
}

问题是，AsMutPtr特征不会编译。当我尝试时，出现以下错误：

error[E0507]: cannot move out of borrowed content
  --> src/lib.rs:22:15
   |
22 |         match *self {
   |               ^^^^^
   |               |
   |               cannot move out of borrowed content
   |               help: consider removing the `*`: `self`
23 |             Some(val) => val as *mut _,
   |                  --- data moved here
   |
note: move occurs because `val` has type `&mut T`, which does not implement the `Copy` trait
  --> src/lib.rs:23:18
   |
23 |             Some(val) => val as *mut _,
   |                  ^^^

我不明白这两个特征之间发生了什么变化导致它失败——我没想到添加mut会有很大的不同。我尝试添加一个ref，但这只会导致不同的错误，而且我也不希望需要它。

为什么不AsMutPtr特质工作？

不幸的是，编写trait impl为&mut T代替&T does有很大的不同。&mut T，相对于&T， 不是Copy，因此您不能直接从共享引用中提取它：

& &T      --->  &T
& &mut T  -/->  &mut T

这是相当自然的——否则可变引用的别名是可能的，这违反了 Rust 借用规则。

你可能会问那个外层在哪里&来自。它实际上来自&self in as_mut_ptr()方法。如果您对某个东西有不可变的引用，即使该东西内部包含可变引用，您也无法使用它们来改变它们背后的数据。这也违反了借用语义。

不幸的是，我认为没有办法在不安全的情况下做到这一点。你需要有&mut T“按值”以便将其转换为*mut T，但您无法通过共享引用“按值”获取它。因此，我建议您使用ptr::read():

use std::ptr;

impl<'a, T> AsMutPtr<T> for Option<&'a mut T> {
    fn as_mut_ptr(&self) -> *mut T {
        match *self {
            Some(ref val) => unsafe { ptr::read(val) as *mut _ },
            None => ptr::null_mut(),
        }
    }
}

val这是& &mut T因为ref模式中的限定符，因此ptr::read(val)回报&mut T，给可变引用起别名。我认为如果它立即转换为原始指针并且不会泄漏，那是可以的，但即使结果是原始指针，它仍然意味着你有两个别名可变指针。您应该非常小心地对待它们。

或者，您可以修改AsMutPtr::as_mut_ptr()按价值消耗其目标：

trait AsMutPtr<T> {
    fn as_mut_ptr(self) -> *mut T;
}

impl<'a, T> AsMutPtr<T> for Option<&'a mut T> {
    fn as_mut_ptr(self) -> *mut T {
        match self {
            Some(value) => value as *mut T,
            None => ptr::null_mut()
        }
    }
}

然而，在这种情况下Option<&mut T>将被消耗as_mut_ptr()。这可能不可行，例如，如果Option<&mut T>存储在一个结构体中。我不太确定是否可以以某种方式手动执行重新借用Option<&mut T>而不是仅仅&mut T（不会自动触发）；如果可能，则按值as_mut_ptr()可能是最好的整体解决方案。