使用 Rust FFI 时如何初始化不透明的 C 结构？答案

【问题标题】：How do I initialize an opaque C struct when using Rust FFI?使用 Rust FFI 时如何初始化不透明的 C 结构？
【发布时间】：2017-04-11 15:25:26
【问题描述】：

这是我想在 C 代码中执行的操作：

#include <some_lib.h>
int main() {
    some_lib_struct_t x;
    some_lib_func(&x);
}

如何使用 Rust 中的库？到目前为止，这是我所得到的：

extern crate libc; // 0.2.51

struct some_lib_struct_t;

#[link(name = "some_lib")]
extern "C" {
    fn some_lib_func(x: *mut some_lib_struct_t);
}

fn main() {
    let mut x: some_lib_struct_t;
    unsafe {
        some_lib_func(&mut x);
    }
}

编译时出现错误：

error[E0381]: borrow of possibly uninitialized variable: `x`
  --> src/main.rs:13:23
   |
13 |         some_lib_func(&mut x);
   |                       ^^^^^^ use of possibly uninitialized `x`

【问题讨论】：

标签： rust ffi

【解决方案1】：

最安全的答案是自己初始化结构体：

let mut x: some_lib_struct_t = some_lib_struct_t;
unsafe {
    some_lib_func(&mut x);
}

最接近C代码的模拟是使用MaybeUninit

use std::mem::MaybeUninit;

unsafe {
    let mut x = MaybeUninit::uninit();
    some_lib_func(x.as_mut_ptr());
}

Rust 1.36 之前，你可以使用mem::uninitialized：

unsafe {
    let mut x: some_lib_struct_t = std::mem::uninitialized();
    some_lib_func(&mut x);
}

您必须确保 some_lib_func 完全初始化结构的所有成员，否则不安全将泄漏到 unsafe 块之外。

说到“结构的成员”，我几乎可以保证你的代码不会做你想做的事。您已将 some_lib_struct_t 定义为大小为零。这意味着不会为其分配任何堆栈空间，并且对它的引用不会是您的 C 代码所期望的。

您需要在 Rust 中镜像 C 结构的定义，以便可以分配适当的大小、填充和对齐方式。通常，这意味着使用repr(C)。

很多时候，C 库通过始终返回指向不透明类型的指针来避免暴露其内部结构表示：

【讨论】：

我使用 mem::uninitialized() 让它工作了。但是我收到了编译器的警告。我用更多信息更新了问题。
@EFTH 我已经解决了这个问题。请参阅我的回答中关于“零大小”的部分。如果您有不透明指针，请查看 3 个链接问题。
请注意，std::mem::uninitialized自 1.39.0 起已弃用：请改用 mem::MaybeUninit。

【解决方案2】：

来自mem::uninitialized() 的文档：

自 1.39.0 起已弃用：改用 mem::MaybeUninit

新的解决方案如下所示：

use std::mem::MaybeUninit;

let instance = unsafe {
    let mut x: MaybeUninit<some_lib_struct_t> = MaybeUninit::uninit();
    some_lib_func(x.as_mut_ptr());
    x.assume_init()
}

【讨论】：

【解决方案3】：

阅读Shepmaster's answer 后，我仔细查看了库的标题。正如他们所说，some_lib_struct_t 只是指向actual_lib_struct_t 的指针的类型定义。我做了以下更改：

extern crate libc;

struct actual_lib_struct_t;
type some_lib_type_t = *mut actual_lib_struct_t;

#[link(name="some_lib")]
extern {
    fn some_lib_func(x: *mut some_lib_type_t);
}

fn main() {
    let mut x: some_lib_type_t;
    unsafe {
        x = std::mem::uninitialized();
        some_lib_func(&mut x);
    }
}

而且它有效！但是我确实收到了警告found zero-size struct in foreign module, consider adding a member to this struct, #[warn(improper_ctypes)] on by default。

【讨论】：