将 Vec<u32> 就地转换为 Vec<u8> 并且开销最小

Question

我正在尝试将 u32 的 Vec 转换为 u8 的 Vec，最好就地转换并且没有太多开销。

我当前的解决方案依赖于不安全的代码来重新构造 Vec。有没有更好的方法来做到这一点，我的解决方案有哪些相关风险？

use std::mem;
use std::vec::Vec;

fn main() {
    let mut vec32 = vec![1u32, 2];
    let vec8;
    unsafe {
        let length = vec32.len() * 4; // size of u8 = 4 * size of u32
        let capacity = vec32.capacity() * 4; // ^
        let mutptr = vec32.as_mut_ptr() as *mut u8;
        mem::forget(vec32); // don't run the destructor for vec32

        // construct new vec
        vec8 = Vec::from_raw_parts(mutptr, length, capacity);
    }

    println!("{:?}", vec8)
}

Rust Playground link

Answer 1

每当写一个 unsafe 块时，我 强烈地 鼓励人们在块上添加评论，解释 为什么你认为该代码实际上是安全的。这类信息对以后阅读代码的人很有用。
不要添加关于 "magic number" 4 的注释，只需使用 mem::size_of::<u32>。我什至会使用 size_of 作为 u8 并执行除法以获得最大的清晰度。
您可以 return 来自 unsafe 块的 newly-created Vec。
如评论中所述，"dumping"这样的数据块使数据格式平台依赖；你会在小端和大端系统上得到不同的答案。这可能会导致将来出现大量调试问题。文件格式要么将平台字节序编码到文件中（使 reader 的工作更难），要么只将特定的字节序写入文件（使编写者的工作更难）。
我可能会将整个 unsafe 块移动到一个函数中并为其命名，仅用于组织目的。
不需要导入Vec，在前奏中

use std::mem;

fn main() {
    let mut vec32 = vec![1u32, 2];

    // I copy-pasted this code from Whosebug without reading the answer 
    // surrounding it that told me to write a comment explaining why this code 
    // is actually safe for my own use case.
    let vec8 = unsafe {
        let ratio = mem::size_of::<u32>() / mem::size_of::<u8>();

        let length = vec32.len() * ratio;
        let capacity = vec32.capacity() * ratio;
        let ptr = vec32.as_mut_ptr() as *mut u8;

        // Don't run the destructor for vec32
        mem::forget(vec32);

        // Construct new Vec
        Vec::from_raw_parts(ptr, length, capacity)
    };

    println!("{:?}", vec8)
}

Playground

我对这段代码最大的未知担心在于与 Vec 相关的内存对齐。

Rust 的底层分配器 allocates and deallocates memory with a specific Layout。 Layout包含了指针的size和alignment等信息。

我假设这段代码需要 Layout 来匹配对 alloc 和 dealloc 的成对调用。如果是这样的话，dropping the Vec<u8> constructed from a Vec<u32> might tell the allocator the wrong alignment since that information is based on the element type.

如果没有更好的知识，"best" 要做的就是离开 Vec<u32> as-is 并简单地得到一个 &[u8]。切片与分配器没有交互，避免了这个问题。

即使不与分配器交互，您也需要注意对齐！

另请参阅：

Answer 2

如果 in-place convert 不是强制性的，像这样的东西管理 bytes order 控制并避免不安全的块：

extern crate byteorder;

use byteorder::{WriteBytesExt, BigEndian};

fn main() {
    let vec32: Vec<u32> = vec![0xaabbccdd, 2];
    let mut vec8: Vec<u8> = vec![];

    for elem in vec32 {
        vec8.write_u32::<BigEndian>(elem).unwrap();
    }

    println!("{:?}", vec8);
}

将 Vec<u32> 就地转换为 Vec<u8> 并且开销最小

Converting a Vec<u32> to Vec<u8> in-place and with minimal overhead

casting

unsafe

rust