布局(Layout)

首先,我们需要提出结构布局.Vec有三个部分:指向分配的指针,分配的大小以及已初始化的元素数.

天真,这意味着我们只想要这个设计:

  1. pub struct Vec<T> {
  2.     ptr: *mut T,
  3.     cap: usize,
  4.     len: usize,
  5. }

确实这会编译.不幸的是,这是不正确的.首先,编译器会给我们太严格的可变性.因此,如果预期&Vec<&'a str>,则无法使用&Vec<&'static str>.更重要的是,它会向删除检查器提供不正确的所有权信息,因为它会保守地假设我们不拥有类型T的任何值.有关可变性和删除检查的所有详细信息,请参阅有关所有权和生命周期的章节.

正如我们在所有权章节中看到的那样,当有一个指向它拥有的分配的原始指针时,标准库使用Unique<T>代替*mut T.Unique是不稳定的,所以我们希望尽可能不使用它.

回顾一下,Unique是一个原始指针的包装器,它声明:

  • 我们对T协变

  • 我们可能拥有类型T的值(用于删除检查)

  • 如果T是Send/Sync,我们是Send/Sync

  • 我们的指针永远不为null(因此Option<Vec<T>>是空指针优化的)

我们可以在稳定Rust中实现上述所有要求. 为此，我们将使用 NonNull<T>，而不是使用 Unique<T>，这是原始指针的另一个包装，它为我们提供了上面的两个属性，即它对 T 是协变的,并被声明为永远不会为空。 通过添加PhantomData<T>（用于丢弃检查）并在T Send/Sync时实现Send/Sync，我们得到与使用Unique<T> 相同的结果:

  1. use std::ptr::NonNull;
  2. use std::marker::PhantomData;
  4. pub struct Vec<T> {
  5.     ptr: NonNull<T>,
  6.     cap: usize,
  7.     len: usize,
  8.     _marker: PhantomData<T>,
  9. }
  11. unsafe impl<T: Send> Send for Vec<T> {}
  12. unsafe impl<T: Sync> Sync for Vec<T> {}
  13. # fn main() {}