Vector 包含数据但报告长度为 0，可由某些函数访问

Question

我用 Rust 为相机库编写了一个包装器，它可以命令和操作相机，还可以使用 bindgen 将图像保存到文件中。一旦我命令曝光开始（基本上告诉相机拍摄图像），我就可以使用以下形式的函数抓取图像：

pub fn GetQHYCCDSingleFrame(
handle: *mut qhyccd_handle,
w: *mut u32,
...,
imgdata: &mut [u8],) -> u32 //(u32 is a retval)

在 C++ 中，这个函数是：

uint32_t STDCALL GetQHYCCDSingleFrame(qhyccd_handle: *handle, ..., uint8_t *imgdata)

在 C++ 中，我可以传入 imgdata = new unsigned char[length_buffer] 形式的缓冲区，该函数会用来自相机的图像数据填充缓冲区。

在 Rust 中，类似地，我可以以 Vec 的形式传入缓冲区：let mut buffer: Vec<u8> = Vec::with_capacity(length_buffer).

目前，我构建代码的方式是有一个主结构体，其中包含图像的宽度和高度、相机手柄等设置，包括图像缓冲区。该结构已初始化为 mut 为：

let mut main_settings = MainSettings {
width: 9600,
...,
buffer: Vec::with_capacity(length_buffer),
}

我写了一个单独的函数，将主结构作为参数并调用 GetQHYCCDSingleFrame 函数：

fn grab_image(main_settings: &mut MainSettings) {
let retval = unsafe { GetQHYCCDSingleFrame(main_settings.cam_handle, ..., &mut main_settings.image_buffer) };
}

调用此函数后，如果我立即检查 main_settings.image_buffer 的长度和容量：

println!("Elements in buffer are {}, capacity of buffer is {}.", main_settings.image_buffer.len(), main_settings.image_buffer.capacity());

长度为 0，容量为 buffer_length。同样，打印任何索引，例如 main_settings.image_buffer[0] 或 1 会导致恐慌退出，显示 len is 0.

这会让我认为 GetQHYCCDSingleFrame 代码无法正常工作，但是，当我使用 fitsio and hdu.write_region (fitsio docs linked here) 将 image_buffer 保存到文件时，我使用：

let ranges = [&(x_start..(x_start + roi_width)), &(y_start..(y_start+roi_height))];
hdu.write_region(&mut fits_file, &ranges, &main_settings.image_buffer).expect("Could not write to fits file");

这会以正确的大小将实际图像保存到文件中，并且是一张非常精美的图像（如果我使用 C++ 程序拍摄，它的外观就是这样）。但是，当我尝试打印缓冲区时，由于某种原因它是空的，但 hdu.write_region 代码能够以某种方式访问数据。

目前，我的（不好的）解决方法是创建另一个向量，它从保存的文件中读取数据并保存到缓冲区，然后缓冲区具有正确数量的元素：

main_settings.new_buffer = hdu.read_region(&mut fits_file, &ranges).expect("Couldn't read fits file");

为什么我根本无法访问原始缓冲区，为什么它报告长度为 0，而 hdu.write_region 函数可以从某处访问数据？它究竟从哪里访问数据，我如何才能正确访问它？我对借用和引用有点陌生，所以我相信我可能在 borrowing/referencing 缓冲区中做错了什么，或者是其他什么？

抱歉说来话长，但细节可能对这里的一切都很重要。谢谢！

Answer 1

嗯，首先，你需要知道 Vec<u8> 和 &mut [u8] 与 C 或 C++ 的 uint8_t * 并不完全相同。主要区别在于 Vec<u8> 和 &mut [u8] 自身保存了数组或切片的大小，而 uint8_t * 没有。相当于 C/C++ 指针的 Rust 是原始指针，如 *mut [u8]。原始指针可以安全构建，但需要 unsafe 才能使用。但是，即使它们是不同的类型，智能指针 &mut [u8] 也可以毫无问题地转换为原始指针。

其次，Vec的容量与其大小不同。实际上，为了获得良好的性能，Vec 分配的内存比您使用的多，以避免在添加到 vector 中的每个新元素上重新分配。然而，长度是所用零件的尺寸。在您的情况下，您要求 Vec 分配一个长度为 length_buffer 的堆 space，但您没有告诉他们考虑使用任何已分配的 space ，所以初始长度为 0。由于 C++ 不知道 Vec 并且只使用原始指针，它不能更改写在 Vec 中的长度，它保持为 0。因此恐慌。

要解决它，我看到了多种解决方案：

将 Vec::with_capacity(length_buffer) 更改为 vec![0; length_buffer]，明确要求从头开始 length_buffer 的长度
使用 unsafe 代码显式设置 Vec 的长度而不触及内部内容（使用 Vec::from_raw_parts）。可能比第一个解决方案更快，但我不确定。
使用 Box<[u8; length_buffer]>，它类似于 Vec，但没有重新分配，长度为容量
如果你的 length_buffer 在编译时是常量，使用 [u8; length_buffer] 会更有效率，因为不需要分配，但它有缺点，你可能知道

Vector 包含数据但报告长度为 0，可由某些函数访问

Vector contains data but reports length is 0, can be accessed by some functions

vector

rust

borrow-checker

fits

rust-bindgen