如何在不实例化 Rust 的情况下获取结构字段的大小

Question

我有一个包含字节数组的结构。这个结构实际上来自于bindgen生成的FFI绑定，它的大小是在C代码中使用宏定义的，即：

C代码：

#define FOO_SIZE 100

struct the_struct
{
    char foo[FOO_SIZE];
    /* other fields... */
};

生成的 FFI 绑定：

pub struct the_struct {
    pub foo: [::std::os::raw::c_char; 100usize],
    // other fields...
}

我想确保来自 Rust API 端的数据适合 foo。我也不想在我的 Rust API 中硬编码 FOO_SIZE，因为它可能会发生变化。

我知道这可以通过首先实例化结构来完成，但话又说回来，这将需要显式初始化 foo，这在不知道其大小的情况下似乎是不可能的。此外，这是我想避免的额外步骤。

是否可以在不实例化结构的情况下以某种方式静态获取 foo 的大小？如果没有，最好的方法是什么？更改 C 代码不是一个选项。

Answer 1

我不知道是否可以获得数组大小，但如果你没有太多这样的结构并且大小不会经常改变，我会明确声明该值：

pub const FOO_SIZE: usize = 100;

然后声明一个如果硬编码常量错误将无法编译的函数：

fn _assert_foo_size(s: &mut the_struct) {
    s.foo = [0; FOO_SIZE];
}

Answer 2

在晚间频道我想到了这个：

#![feature(raw_ref_op)]

pub struct the_struct {
    pub foo: [::std::os::raw::c_char; 100usize],
    // other fields...
}

fn main() {
    let foo_size: usize = {
        fn size<T>(_: *const T) -> usize {
            std::mem::size_of::<T>()
        }

        let null: *const the_struct = std::ptr::null();
        size(unsafe { &raw const (*null).foo })
    };

    println!("{}", foo_size);
}

据我所知，&raw const (*null).foo 不是 UB，因为取消引用空指针以获取另一个指针是明确允许的。不幸的是，这不仅需要仍然不稳定的 raw_ref_op 功能，而且因为这取消引用了一个指针，所以这也不能是 const.

Answer 3

这在稳定版和从 1.58 开始的 const 上下文中有效。

macro_rules! field_size {
    ($t:ident :: $field:ident) => {{
        let m = core::mem::MaybeUninit::<$t>::uninit();
        // According to https://doc.rust-lang.org/stable/std/ptr/macro.addr_of_mut.html#examples,
        // you can dereference an uninitialized MaybeUninit pointer in addr_of!
        // Raw pointer deref in const contexts is stabilized in 1.58:
        // https://github.com/rust-lang/rust/pull/89551
        let p = unsafe {
            core::ptr::addr_of!((*(&m as *const _ as *const $t)).$field)
        };

        const fn size_of_raw<T>(_: *const T) -> usize {
            core::mem::size_of::<T>()
        }
        size_of_raw(p)
    }};
}

pub struct Foo {
    pub foo: [u32; 34],
    // other fields...
}

// Stable as of 1.58:
const FOO_DATA_SIZE: usize = field_size!(Foo::foo);

fn main() {
    assert_eq!(field_size!(Foo::foo), 4 * 34);
}

addr_of! 宏是稳定的，可以使用指向 MaybeUninit<T> 的原始指针，但不能使用空指针。

Answer 4

您可以使用闭包来“模拟”my_struct::foo 的评估，而无需使用以下内容构造它：

pub struct the_struct {
    pub foo: [::std::os::raw::c_char; 100usize],
    // other fields...
}

pub fn main() {
    dbg!( get_size_of_return_type(|s: the_struct| s.foo) );
}

fn get_size_of_return_type<F, T, U>(_f: F) -> usize
where
    F: FnOnce(T) -> U
{
    std::mem::size_of::<U>()
}

Playground

这只会让 Rust 推断闭包的 return 类型，U = [c_char; 100] 给定 fn(the_struct) -> U，并且 return 它的大小。

如何在不实例化 Rust 的情况下获取结构字段的大小

How to get the size of a struct field in Rust without instantiating it

rust

ffi

rust-bindgen