向非引用类型添加生命周期约束

Question

我正在尝试弄清楚如何应用 Rust 生命周期来为 Erlang NIF 模块添加一些编译时实施。 NIF 模块是通常用 C 语言编写的提供扩展的共享库。

您将用 C 编写的回调的简化原型如下所示：

Handle my_nif_function(Heap *heap, Handle handle);

您获得了句柄和指向拥有它的堆的指针。在您的回调中，您可以检查输入句柄，在堆上创建更多句柄，并且 return 其中之一作为函数 return。堆及其所有句柄在回调 returns 后变为无效，因此您不得在回调期间存储堆或其句柄的副本。不幸的是，我看到人们正是这样做的，它最终导致了一个神秘的模拟器崩溃。 Rust 可以强制执行这些生命周期约束吗？

我认为可以通过将堆转换为引用来轻松管理堆。

fn my_nif_function(heap: &Heap, handle: Handle) -> Handle

但是我如何 link 堆的输入和输出句柄的生命周期？

另一个问题是您还可以创建自己的堆和句柄，允许它们存在于回调调用的范围之外。在 C++ 中，我会将 std::unique_ptr 与自定义析构函数一起使用。什么是 Rust 等价物？用于管理堆的 [简化] C API 如下所示：

Heap *create_heap();
void destroy_heap(Heap *);

参考：此处描述了 NIF：http://www.erlang.org/doc/man/erl_nif.html。 "heaps" 和 "handles" 的 Erlang 名称是 "environments" 和 "terms"。我使用了名称 "heaps" 和 "handles" 以便更广泛地理解这个问题。

Answer 1

生锈 1.0

各种标记类型已统一为一种：PhantomData

use std::ptr;
use std::marker::PhantomData;

struct Heap {
    ptr: *const u8,
}

impl Heap {
    fn new(c_ptr: *const u8) -> Heap {
        Heap {
            ptr: c_ptr
        }
    }

    fn wrap_handle<'a>(&'a self, c_handle: *const u8) -> Handle<'a> {
        Handle {
            ptr: c_handle,
            marker: PhantomData,
        }
    }
}

struct Handle<'a> {
    ptr: *const u8,
    marker: PhantomData<&'a ()>, 
}

fn main() {
    let longer_heap = Heap::new(ptr::null());

    let handle = {
        let shorter_heap = Heap::new(ptr::null());

        let longer_handle = longer_heap.wrap_handle(ptr::null());
        let shorter_handle = shorter_heap.wrap_handle(ptr::null());

        // longer_handle // ok to return
        // shorter_handle // error: `shorter_heap` does not live long enough
    };
}

原答案

这里有一个使用 ContravariantLifetime 的例子。我们将原始堆指针包装到一个结构中，然后将原始句柄指针包装到另一个结构中，重用堆的生命周期。

use std::ptr;
use std::marker::ContravariantLifetime;

struct Heap {
    ptr: *const u8,
}

impl Heap {
    fn new(c_ptr: *const u8) -> Heap {
        Heap {
            ptr: c_ptr
        }
    }

    fn wrap_handle<'a>(&'a self, c_handle: *const u8) -> Handle<'a> {
        Handle {
            ptr: c_handle,
            marker: ContravariantLifetime,
        }
    }
}

struct Handle<'a> {
    ptr: *const u8,
    marker: ContravariantLifetime<'a>,
}

fn main() {
    let longer_heap = Heap::new(ptr::null());

    let handle = {
        let shorter_heap = Heap::new(ptr::null());

        let longer_handle = longer_heap.wrap_handle(ptr::null());
        let shorter_handle = shorter_heap.wrap_handle(ptr::null());

        // longer_handle // ok to return
        // shorter_handle // error: `shorter_heap` does not live long enough
    };
}

生命周期标记

有 3 个生命周期标记。我不会在这里尝试复制相当不错但密集的文档，但也可以指出密集的 Wikipedia 页面，这可能会提供一些小帮助。我按照您最有可能使用它们的顺序列出它们：

向非引用类型添加生命周期约束

Adding lifetime constraints to non-reference types

rust

ffi

lifetime

生命周期标记