幽灵数据

2022-03-29 15:04:24 阅读：180 来源： 互联网

标签：幽灵 const covariant PhantomData Vec marker invariant 数据

幽灵数据

在处理不安全代码时，我们经常会遇到这样的情况：类型或生命周期在逻辑上与结构相关，但实际上并不是字段的一部分。这种情况最常发生在生命周期上。例如，&'a [T]的Iter（大约）定义如下：


struct Iter<'a, T: 'a> {
    ptr: *const T,
    end: *const T,
}

但是由于'a在结构体中是未使用的，所以它是无约束的。由于这在历史上造成的麻烦，在结构定义中，不受约束的生命周期和类型是禁止的，因此我们必须在主体中以某种方式引用这些类型，正确地做到这一点对于正确的变异性和丢弃检查是必要的。

我们使用PhantomData来做这个，它是一个特殊的标记类型。PhantomData不消耗空间，但为了静态分析的目的，模拟了一个给定类型的字段。这被认为比明确告诉类型系统你想要的变量类型更不容易出错，同时也提供了其他有用的东西，例如 drop check 需要的信息。

Iter 逻辑上包含一堆&'a T，所以这正是我们告诉PhantomData要模拟的。


use std::marker;

struct Iter<'a, T: 'a> {
    ptr: *const T,
    end: *const T,
    _marker: marker::PhantomData<&'a T>,
}

就是这样，生命周期将被限定，而你的迭代器将在'a和T上进行协变。所有的东西都是有效的。

另一个重要的例子是 Vec，它（大约）定义如下：


struct Vec<T> {
    data: *const T, // *const 是可变异的！
    len: usize,
    cap: usize,
}

与前面的例子不同的是，看起来一切都和我们想的一样。Vec 的每个通用参数至少在一个字段中出现。很好，可以开始了!

不对，不是这样。

丢弃检查器将慷慨地确定Vec<T>不拥有任何 T 类型的值。这将反过来使它得出结论，它不需要担心 Vec 在其析构器中丢弃任何 T 来确定丢弃检查的合理性。这将反过来允许人们使用 Vec 的析构器来制造不健壮性。

为了告诉 dropck 我们确实拥有 T 类型的值，因此在我们丢弃时可能会丢弃一些 T，我们必须添加一个额外的PhantomData，正如这样：


use std::marker;

struct Vec<T> {
    data: *const T, // *const 是可变异的！
    len: usize,
    cap: usize,
    _marker: marker::PhantomData<T>,
}

拥有内存分配的原始指针是如此普遍的模式，以至于标准库为自己整了一个名为Unique<T>的类型：

包装一个*const T，用于变异
包括一个PhantomData<T>
根据包含的 T 自动派生Send/Sync
空指针的优化，将指针标记为NonZero

`PhantomData`模式表

下面是一个关于所有可以使用PhantomData的神奇方式的表格：
(covariant:协变，invariant:不变，contravariant:逆变)

Phantom type	`'a`	`T`
`PhantomData<T>`	-	covariant (with drop check)
`PhantomData<&'a T>`	covariant	covariant
`PhantomData<&'a mut T>`	covariant	invariant
`PhantomData<*const T>`	-	covariant
`PhantomData<*mut T>`	-	invariant
`PhantomData<fn(T)>`	-	contravariant
`PhantomData<fn() -> T>`	-	covariant
`PhantomData<fn(T) -> T>`	-	invariant
`PhantomData<Cell<&'a ()>>`	invariant	-

标签：幽灵,const,covariant,PhantomData,Vec,marker,invariant,数据
来源： https://www.cnblogs.com/horysk/p/16071776.html

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