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Rust中的胖指针怎么使用

发表于：2025-02-04 作者：千家信息网编辑

千家信息网最后更新 2025年02月04日，这篇文章主要讲解了"Rust中的胖指针怎么使用"，文中的讲解内容简单清晰，易于学习与理解，下面请大家跟着小编的思路慢慢深入，一起来研究和学习"Rust中的胖指针怎么使用"吧！唤醒器Waker 类型允许

千家信息网最后更新 2025年02月04日Rust中的胖指针怎么使用

这篇文章主要讲解了"Rust中的胖指针怎么使用"，文中的讲解内容简单清晰，易于学习与理解，下面请大家跟着小编的思路慢慢深入，一起来研究和学习"Rust中的胖指针怎么使用"吧！

唤醒器

Waker 类型允许在运行时的reactor 部分和执行器部分之间进行松散耦合。

通过使用不与 Future 执行绑定的唤醒机制，运行时实现者可以提出有趣的新唤醒机制。例如，可以生成一个线程来执行一些工作，这些工作结束时通知 Future ，这完全独立于当前的运行时。

如果没有唤醒程序，执行程序将是通知正在运行的任务的唯一方式，而使用唤醒程序，我们将得到一个松散耦合，其中很容易使用新的 leaf-future 来扩展生态系统。

如果你想了解更多关于 Waker 类型背后的原因，我可以推荐 Withoutboats articles series about them 。

理解唤醒器

在实现我们自己的 Future 时，我们遇到的最令人困惑的事情之一就是我们如何实现一个唤醒器。创建一个 Waker 需要创建一个 vtable，这个vtable允许我们使用动态方式调用我们真实的Waker实现.

如果你想知道更多关于Rust中的动态分发，我可以推荐 Adam Schwalm 写的一篇文章 Exploring Dynamic Dispatch in Rust .

让我们更详细地解释一下。

Rust中的胖指针

为了更好地理解我们如何在 Rust 中实现 Waker，我们需要退后一步并讨论一些基本原理。让我们首先看看 Rust 中一些不同指针类型的大小。

运行以下代码:

trait SomeTrait { }
fn main() {    println!("======== The size of different pointers in Rust: ========");    println!("&dyn Trait:-----{}", size_of::<&dyn SomeTrait>());    println!("&[&dyn Trait]:--{}", size_of::<&[&dyn SomeTrait]>());    println!("Box:-----{}", size_of::>());    println!("&i32:-----------{}", size_of::<&i32>());    println!("&[i32]:---------{}", size_of::<&[i32]>());    println!("Box:-------{}", size_of::>());    println!("&Box:------{}", size_of::<&Box>());    println!("[&dyn Trait;4]:-{}", size_of::<[&dyn SomeTrait; 4]>());    println!("[i32;4]:--------{}", size_of::<[i32; 4]>());}

从运行后的输出中可以看到，引用的大小是不同的。许多是8字节(在64位系统中是指针大小) ，但有些是16字节。

16字节大小的指针被称为"胖指针" ，因为它们携带额外的信息。

例如 &[i32] :

前8个字节是指向数组中第一个元素的实际指针(或 slice 引用的数组的一部分)
第二个8字节是切片的长度

例如 &dyn SomeTrait :

这就是我们将要关注的胖指针的类型。 &dyn SomeTrait 是一个trait的引用，或者 Rust称之为一个trait对象。

指向 trait 对象的指针布局如下:

前8个字节指向trait 对象的data
后八个字节指向trait对象的 vtable

这样做的好处是，我们可以引用一个对象，除了它实现了 trait 定义的方法之外，我们对这个对象一无所知。为了达到这个目的，我们使用动态分发。

让我们用代码而不是文字来解释这一点，通过这些部分来实现我们自己的 trait 对象:

// A reference to a trait object is a fat pointer: (data_ptr, vtable_ptr)trait Test {    fn add(&self) -> i32;    fn sub(&self) -> i32;    fn mul(&self) -> i32;}
// This will represent our home brewn fat pointer to a trait object   #[repr(C)]struct FatPointer<'a> {    /// A reference is a pointer to an instantiated `Data` instance    data: &'a mut Data,    /// Since we need to pass in literal values like length and alignment it's    /// easiest for us to convert pointers to usize-integers instead of the other way around.    vtable: *const usize,}
// This is the data in our trait object. It's just two numbers we want to operate on.struct Data {    a: i32,    b: i32,}
// ====== function definitions ======fn add(s: &Data) -> i32 {    s.a + s.b}fn sub(s: &Data) -> i32 {    s.a - s.b}fn mul(s: &Data) -> i32 {    s.a * s.b}
fn main() {    let mut data = Data {a: 3, b: 2};    // vtable is like special purpose array of pointer-length types with a fixed    // format where the three first values has a special meaning like the    // length of the array is encoded in the array itself as the second value.    let vtable = vec![        0,            // pointer to `Drop` (which we're not implementing here)        6,            // lenght of vtable        8,            // alignment
        // we need to make sure we add these in the same order as defined in the Trait.        add as usize, // function pointer - try changing the order of `add`        sub as usize, // function pointer - and `sub` to see what happens        mul as usize, // function pointer    ];
    let fat_pointer = FatPointer { data: &mut data, vtable: vtable.as_ptr()};    let test = unsafe { std::mem::transmute::(fat_pointer) };
    // And voalá, it's now a trait object we can call methods on    println!("Add: 3 + 2 = {}", test.add());    println!("Sub: 3 - 2 = {}", test.sub());    println!("Mul: 3 * 2 = {}", test.mul());}