在 Rust 中将 u8 缓冲区转换为结构

Question

我有一个未知大小的字节缓冲区，我想创建一个指向缓冲区开头内存的局部结构变量。按照我在 C 中所做的，我在 Rust 中尝试了很多不同的东西，并且不断出错。这是我最近的尝试：

use std::mem::{size_of, transmute};

#[repr(C, packed)]
struct MyStruct {
    foo: u16,
    bar: u8,
}

fn main() {
    let v: Vec<u8> = vec![1, 2, 3];
    let buffer = v.as_slice();
    let s: MyStruct = unsafe { transmute(buffer[..size_of::<MyStruct>()]) };
}

我收到一个错误：

error[E0277]: the size for values of type `[u8]` cannot be known at compilation time
   --> src/main.rs:12:42
    |
12  |     let s: MyStruct = unsafe { transmute(buffer[..size_of::<MyStruct>()]) };
    |                                          ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ doesn't have a size known at compile-time
    |
    = help: the trait `std::marker::Sized` is not implemented for `[u8]`
    = note: to learn more, visit <https://doc.rust-lang.org/book/ch19-04-advanced-types.html#dynamically-sized-types-and-the-sized-trait>

Answer 1

您可以使用raw pointers 中的方法和std::ptr 中的函数直接就地读/写对象。

• std::ptr::read
• std::ptr::read_unaligned
• std::ptr::write
• std::ptr::write_unaligned

在你的情况下：

fn main() {
    let v: Vec<u8> = vec![1, 2, 3];
    let s: MyStruct = unsafe { std::ptr::read(v.as_ptr() as *const _) };
    println!("here is the struct: {:?}", s);
}

我鼓励您将其包装在可重用的方法中，并在尝试读取之前对源缓冲区执行长度检查。

Answer 2

如果您不想将数据复制到结构中而是将其保留在原处，您可以使用slice::align_to。这会创建一个 &MyStruct 来代替：

#[repr(C, packed)]
#[derive(Debug, Copy, Clone)]
struct MyStruct {
    foo: u16,
    bar: u8,
}

fn main() {
    let v = vec![1u8, 2, 3];

    // I copied this code from Stack Overflow
    // without understanding why this case is safe.
    let (head, body, _tail) = unsafe { v.align_to::<MyStruct>() };
    assert!(head.is_empty(), "Data was not aligned");
    let my_struct = &body[0];

    println!("{:?}", my_struct);
}

在这里，使用align_to 将一些字节转换为MyStruct 是安全的，因为我们使用了repr(C, packed)，并且MyStruct 中的所有类型都可以是任意字节。

另见：

• How to read a struct from a file in Rust?
• Can I take a byte array and deserialize it into a struct?

Answer 3

我放弃了转化的东西。 Rust 中的*mut（原始指针）与 C 指针非常相似，所以这很简单：

#[repr(C, packed)] // necessary
#[derive(Debug, Copy, Clone)] // not necessary
struct MyStruct {
    foo: u16,
    bar: u8,
}

fn main() {
    let v: Vec<u8> = vec![1, 2, 3];
    let buffer = v.as_slice();
    let mut s_safe: Option<&MyStruct> = None;
    let c_buf = buffer.as_ptr();
    let s = c_buf as *mut MyStruct;
    unsafe {
        let ref s2 = *s;
        s_safe = Some(s2);
    }
    println!("here is the struct: {:?}", s_safe.unwrap());
}

unsafe 标签可不是开玩笑的，但我使用它的方式，我知道我的缓冲区已满，并在稍后采取涉及字节序的适当预防措施。