为什么通过原始指针修改可变引用的值不会违反 Rust 的别名规则？

Question

我对 Rust 的别名规则没有特别透彻的理解（据我所知，它们的定义并不明确），但我很难理解是什么让 this code example 在std::slice 文档没问题。我会在这里重复一遍：

let x = &mut [1, 2, 4];
let x_ptr = x.as_mut_ptr();

unsafe {
    for i in 0..x.len() {
        *x_ptr.offset(i as isize) += 2;
    }
}
assert_eq!(x, &[3, 4, 6]);

我在这里看到的问题是，作为 &mut 引用的 x 可以被编译器假定为唯一的。 x 的内容通过 x_ptr 修改，然后通过 x 读回，我看不出为什么编译器不能假设 x 没有已被修改，因为它从未通过唯一现有的 &mut 参考进行修改。

那么，我在这里缺少什么？

编译器是否需要假定 *mut T 可能是 &mut T 的别名，即使通常允许假定 &mut T 永远不会 别名另一个 &mut T?
unsafe 块是否充当某种别名屏障，编译器假定其中的代码可能修改了范围内的任何内容？
这个代码示例有问题吗？

如果有某种稳定的规则使这个例子没问题，那具体是什么？它的范围是什么？我应该担心在 unsafe Rust 代码中破坏随机事物的别名假设吗？

Answer 1

免责声明：还没有正式的内存模型。¹

首先，我想说：

The problem I see here is that x, being an &mut reference, can be assumed to be unique by the compiler.

是的……但不是。 x只能假设是唯一的如果不是借来的，一个重要的区别：

fn doit(x: &mut T) {
    let y = &mut *x;
    //  x is re-borrowed at this point.
}

因此，目前，我会假设从 x 派生指针在某种意义上会暂时 "borrow" x。

当然，在没有正式模型的情况下，这一切都是空想，这也是 rustc 编译器在别名优化方面还不太积极的部分原因：直到定义了正式模型，并检查了代码为了匹配它，优化必须是保守的。

¹ RustBelt 项目旨在为 Rust 建立一个经过正式验证的内存模型。 Ralf Jung 的最新消息是关于 Stacked Borrows model.

来自 Ralf（评论）：上例中的关键点是从 x 到 x_ptr 并再次返回 x 的明确转移。所以 x_ptr 在某种意义上是一个作用域借用。如果用法变为 x、x_ptr、返回到 x 并返回到 x_ptr，则后者将是未定义的行为：

fn main() {
    let x = &mut [1, 2, 4];
    let x_ptr = x.as_mut_ptr(); // x_ptr borrows the right to mutate

    unsafe {
        for i in 0..x.len() {
            *x_ptr.offset(i as isize) += 2; // Fine use of raw pointer.
        }
    }
    assert_eq!(x, &[3, 4, 6]);  // x is back in charge, x_ptr invalidated.

    unsafe { *x_ptr += 1; }     // BÄM! Used no-longer-valid raw pointer.
}

为什么通过原始指针修改可变引用的值不会违反 Rust 的别名规则？

Why does modifying a mutable reference's value through a raw pointer not violate Rust's aliasing rules?

pointers

unsafe

rust

borrowing