Rust进阶(13)-不安全代码

2022-06-08

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不安全代码

1. 概述

之前介绍的都是安全的Rust，即Rust在编译时会强制执行的内存安全保证。不会强制执行这类内存安全保证的，就是不安全的Rust.
不安全的Rust存在的两大原因：
1. 静态分析本质上是保守的，就意味着某些代码可能是合法的，但是Rust也会拒绝。在此情况下，可使用不安全的代码
2. 底层计算机硬件固有的不安全性。如果Rust不允许进行不安全操作，有些任务根本就完成不了
不安全的Rust具有的超级力量，Rust会通过unsafe关键字切换到不安全的Rust。不安全的Rust具有以下超级力量：
1. 解引用裸指针，看第2节代码
  1. 不可变和可变的，分别写作*const T, *mut T
    1. 允许忽略借用规则，可以同时拥有不可变和可变的指针，或者是多个指向相同位置的可变指针
    2. 不保证指向的内存是有效的
    3. 允许为空
    4. 不能实现任何自动清理的功能
2. 调用不安全的函数或者方法
3. 访问或修改可变静态变量
4. 实现不安全的trait
注意：unsafe并不会关闭借用检查器或禁用任何其它的Rust安全检测规则，它只提供上述几个不被编译器检查内存安全的功能。unsafe也不意味着块中的代码一定就是不ok的，它只是表示由程序员来确保安全的。

2. 解引用裸指针

fn main() {
    let mut num = 5;
    //创建不可变和可变的裸指针可以在安全的代码中，只是不能再安全代码块之外解引用裸指针
    let r1 = &num as *const i32;  //不可变裸指针
    let r2 = &mut num as *mut i32;
    unsafe {
        println!("r1 is: {}", *r1);
        println!("r2 is: {}", *r2);
    }

    let add = 0x12345usize;
    let r = add as *const i32;
}

3. 不安全函数以及C语言和rust互调

c语言调用rust，这里不考虑
调用不同语言，本身就不安全

extern "C"{
    fn abs(input:i32)-> i32;
}

unsafe fn dangerous(){
    println!("do something dengerous");
}

fn foo(){
    let mut num = 5;
    let r1 = &num as *const i32;
    let r2 = &mut num as *mut i32;
    unsafe {
        println!("*r1 = {}",*r1);
        println!("*r2 = {}",*r2);
    }
}

fn main() {
    unsafe {
        dangerous();
    }
    foo();

    //调用c语言
    unsafe{
        println!("abs(-3): {}",abs(-3));
    }
}

4. 访问或者修改可变静态变量

静态变量有一个固定的内存地址（使用这个值总会访问相同的地址），常量则允许在任何被用到的时候复制其数据
静态变量可以是可变的，虽然这可能是不安全（使用unsafe包含）

static mut COUNTER: u32 = 0;

fn add_counter(inc:u32){
    unsafe {
        COUNTER += inc;
    }
}

fn main() {
    add_counter(3);
    unsafe {
        println!("counter:{}",COUNTER);
    }
}

5. 实现不安全的trait

当至少又一个方法中包含编译器不能验证的不变量时，该trait就是不安全的
在trait之前增加unsafe声明其为不安全的，同时trait的实现也必须用unsafe标记

unsafe trait Foo {
    fn foo(&self);
}

struct Bar();

unsafe impl Foo for Bar {
    fn foo(&self) {
        println!("foo");
    }
}

fn main() {
    let a = Bar();
    a.foo();
}

总结

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参考

[1] Rust 程序设计语言