基本代码(Base Code)
现在我们已经确定了Arc实现的布局,让我们创建一些基本代码。
构建Arc(Constructing the Arc)
我们首先需要一种构造Arc<T>
的方法。
这非常简单,因为我们只需要将ArcInner<T>
框起来,并获得一个指向它的NonNull<T>
指针。
impl<T> Arc<T> {
pub fn new(data: T) -> Arc<T> {
// We start the reference count at 1, as that first reference is the
// current pointer.
let boxed = Box::new(ArcInner {
rc: AtomicUsize::new(1),
data,
});
Arc {
// It is okay to call `.unwrap()` here as we get a pointer from
// `Box::into_raw` which is guaranteed to not be null.
ptr: NonNull::new(Box::into_raw(boxed)).unwrap(),
phantom: PhantomData,
}
}
}
Send和Sync
因为我们正在构建一个并发原语,所以我们需要能够跨线程发送它。因此,我们可以实现Send
和Sync
标记trait。有关这些的更多信息,请参阅Send
和Sync
一节。
这很好,因为:
只有当且仅当它是引用该数据的唯一
Arc
时,您才能获得对Arc
内值的可变引用(这只发生在Drop
中)我们使用原子进行共享的可变引用计数
unsafe impl<T: Sync + Send> Send for Arc<T> {}
unsafe impl<T: Sync + Send> Sync for Arc<T> {}
我们需要限定T: Sync + Send
,因为如果我们不提供这些边界,就有可能通过Arc
跨线程边界共享线程不安全的值,这可能会导致数据竞争或不健全。
例如,如果这些限定不存在,Arc<Rc<u32>>
将是 Sync
或 Send
,这意味着你可以从 Arc
中克隆出 Rc
以通过线程发送它 (不创建一个全新的 Rc
),这将创建数据竞争,因为 Rc
不是线程安全的。
获取ArcInner
要将NonNull<T>
指针解引用为&T
,我们可以调用NonNull::as_ref
。 这是不安全的,不像典型的as_ref
函数,所以我们必须像这样调用它:
unsafe { self.ptr.as_ref() }
我们将在此代码中多次使用此代码段(通常使用一个关联的 let
绑定)。
这种不安全是没有问题的,因为当这个Arc
存在时,我们保证内部指针是有效的。
Deref
好的。 现在我们可以制作Arc
s(很快就能正确地克隆和销毁它们),但是我们如何获取里面的数据呢?
我们现在需要的是Deref
的一个实现。
我们需要导入trait:
use std::ops::Deref;
这是实现:
impl<T> Deref for Arc<T> {
type Target = T;
fn deref(&self) -> &T {
let inner = unsafe { self.ptr.as_ref() };
&inner.data
}
}
很简单吧? 这只是对指向ArcInner<T>
的NonNull
指针进行解引用,然后获取对内部数据的引用。
代码
这是本节的所有代码:
use std::ops::Deref;
impl<T> Arc<T> {
pub fn new(data: T) -> Arc<T> {
// We start the reference count at 1, as that first reference is the
// current pointer.
let boxed = Box::new(ArcInner {
rc: AtomicUsize::new(1),
data,
});
Arc {
// It is okay to call `.unwrap()` here as we get a pointer from
// `Box::into_raw` which is guaranteed to not be null.
ptr: NonNull::new(Box::into_raw(boxed)).unwrap(),
phantom: PhantomData,
}
}
}
unsafe impl<T: Sync + Send> Send for Arc<T> {}
unsafe impl<T: Sync + Send> Sync for Arc<T> {}
impl<T> Deref for Arc<T> {
type Target = T;
fn deref(&self) -> &T {
let inner = unsafe { self.ptr.as_ref() };
&inner.data
}
}