从回调中返回引用[重复]答案

【问题标题】：Return a reference from a callback [duplicate]从回调中返回引用[重复]
【发布时间】：2017-08-12 09:21:34
【问题描述】：

我正在尝试从回调内部返回对数据数组的引用。由于生命周期，下面的 sn-p 是不可能的，但我还是添加了它以提供更好的上下文。

我想实现某种虚拟文件系统。我想使用返回类型&[u8]，因为我正在考虑使用mmap 以及看起来很有希望的实现暴露&[u8] 来访问数据。

现在这有点过头了，所以我想专注于回调来读取并返回传递给它的文件的内容。

这样做的惯用方式是什么？

use std::fs::File;
use std::io::prelude::*;

fn main() {
    test(&|path| {
        if false {
            let mut data: Vec<u8> = Vec::new();
            let mut file = File::open(path).unwrap();
            file.read_to_end(&mut data).unwrap();
            return Some(&data);
        }
        None
    });
}

// loads various files. I do not care about them anymore once this function returns
pub fn test<'a>(loader: &Fn(&str) -> Option<&'a [u8]>) {}

【问题讨论】：

在这种情况下，闭包和函数没有区别。
此外，接受泛型 F 其中F: Fn(&str)，而不是特征对象&Fn(&str) 更为惯用。
虽然问题表面上相似，但其他问题的答案在这里并不适用。在这种情况下，OP 正在询问如何做一些真正有意义的事情，他们只是错误地接近它。具体来说，OP 需要重构代码，以便 clsoure 不会直接返回引用。相反，闭包应该返回一个管理资源生命周期的对象，并且提供了一个获取引用的方法。为了使 test 可用于不同的资源，闭包应该可能返回一个装箱的 trait 对象。（详情见我的回答。）
@user4815162342 OP 明确表示忽略他们将使用mmap 的事实，所以我做到了。如果您认为这个问题实际上是关于返回一个装箱的 trait 对象，我们可以更改问题以澄清，但这会使 other 现有答案无效。你觉得三个错误中哪一个是较小的罪？
@Shepmaster 据我了解，OP 希望首先测试设计的其他方面，而不是立即实现完整的mmap 逻辑。另一方面，interface（闭包的签名）应该足够灵活，以便稍后添加对mmap 的支持——这就是OP 想要返回&[u8] 的原因。但这是我的理解，我自己当然不会改变这个问题 - 如果他们在阅读这些 cmets 后选择这样做，则取决于 OP。保留两个答案都很好，每个答案都在其对问题的理解范围内有效。

标签： rust

【解决方案1】：

返回对堆栈分配数据的引用是不正确的，因为它会立即超过它所引用的对象。唯一可以始终返回且不问任何问题的引用是那些生命周期为 'static 的引用——Rust 会仔细检查。对新分配数据的引用绝对不是'static。

幸运的是，有一种方法可以绕过它：当 Rust 可以证明引用比数据更有效时，返回引用是安全的。例如：

// Memory backed by a Vec
struct VecMemory {
    data: Vec<u8>
}

impl VecMemory {
    fn as_slice(&self) -> &[u8] {
        &self.data
    }
}

as_slice() 可能会返回一个引用，因为该引用可证明比它所引用的对象的寿命更长。如果我们撤消生命周期省略，as_slice() 的签名将是：

fn as_slice<'a>(&'a self) -> &'a [u8]

下一个问题是闭包应该返回什么？如果它返回 @E_net4 所建议的 Vec 或 VecMemory（同样只包含 Vec），那么将使用向量作为底层存储将被烘焙到接口中。为了支持不同的存储类型，闭包应该返回其他语言所称的接口。最接近的 Rust 等价物是 trait 对象，它在返回上下文中指定为 Box<SomeTrait>。

通过这种设计，闭包有效地堆分配了一个资源管理对象，并返回一个两指针大小的框，该框提供所有权和对堆分配值的统一接口。盒子的用户只通过盒子与实现进行通信，盒子使用内部 vtable 与实现对话。（指向 vtable 的指针是 Box 本身占用两个指针而不是一个的原因。）换句话说，闭包的返回值擦除返回的具体类型。

use std::fs::File;
use std::io::prelude::*;

trait Memory {
    fn as_slice(&self) -> &[u8];
    // a real-life trait would likely also define
    // as_slice(&mut self) -> &mut [u8]
}

// Memory backed by a Vec
struct VecMemory {
    data: Vec<u8>
}

impl Memory for VecMemory {
    fn as_slice(&self) -> &[u8] {
        &self.data
    }
}

fn main() {
    test(&|path| {
        if false {
            let mut data: Vec<u8> = Vec::new();
            let mut file = File::open(path).unwrap();
            file.read_to_end(&mut data).unwrap();
            return Some(Box::new(VecMemory { data: data }));
        }
        None
    });
}

// loader returns a boxed trait object whose underlying memory
// can be accessed as long as the box is alive.
fn test<'a>(_loader: &Fn(&str) -> Option<Box<Memory>>) {}

要将mmap 用于存储，可以编写不同的Memory 实现，例如Mmap。这将存储原始指针和mmap() 返回的内存大小。它将在new() 中调用mmap()，在Drop::drop 中调用munmap()。最重要的是，Mmap 将使用不安全块实现Memory，以从存储的指针和长度构造切片。同样，这是安全的，因为引用的生命周期将与 Mmap 的生命周期相关联。

【讨论】：

【解决方案2】：

您不想在此处返回引用，因为您的 data 仅存在于闭包内。除非您希望将回调 API 更改为通过可变引用修改缓冲区的东西，否则更简单（并且仍然是惯用的）方法将返回向量。

test(&|path| {
    if false {
        let mut data: Vec<u8> = Vec::new();
        let mut file = File::open(path).unwrap();
        file.read_to_end(&mut data).unwrap();
        return Some(data);
    }
    None
});

然后，修改消费者函数test 以返回向量，从而保留所有权。如果需要，可以通过调用as_slice获取对vector内数据的引用。

pub fn test<'a>(loader: &Fn(&str) -> Option<Vec<u8>>) {}

我想使用返回类型 &[u8] 因为我正在考虑使用 mmap 和看起来很有希望的实现暴露 &[u8] 来访问数据

您可能的意思是希望您的函数返回&[u8]。即使在这种情况下，数据也必须在其他地方拥有，这是您必须自己处理的事情。这可能涉及拥有某种 ResourceHandler 结构，该结构将提供与资源处理程序一样长的切片。

但是现在这有点过头了，所以我想专注于回调来读取并返回传递给它的文件的内容。

在这种情况下，您暂时可以返回 Vec。 :)

【讨论】：