NonNUll

NonNull<T> 实现类似可变指针 *mut T 的功能, 同时有以下区别:

  • 指针非空 (non-zero)
  • 类型协变 covariant

它在标准库里是这样定义的:

#[repr(transparent)]
pub struct NonNull<T: ?Sized> {
    pointer: *const T,
}

从定义中可以看到, 它只是存储了一个原始指针, 并没有所有权相关的.

NonNull<T> 没有实现 Send 以及 Sync traits:

/// `NonNull` pointers are not `Send` because the data they reference may be aliased.
impl<T: ?Sized> ! Send for NonNull<T> {}

/// `NonNull` pointers are not `Sync` because the data they reference may be aliased.
impl<T: ?Sized> ! Sync for NonNull<T> {}

协变性 Covariance

其它类型, 比如 Box<T>, Rc<T>, Arc<T>, Vec<T>, LinkedList<T>, 都有协变性. 是这些范型类拥有的属性:

  • 如果 T 是 U 的子类, 意味着 F<T> 是 F<u> 的子类, 则 F<T> 对 T 是协变的 (covariant)
  • 如果 T 是 U 的子类, 意味着 F<U> 是 F<T> 的子类, 则 F<T> 对 T 是协变的 (covariant)
  • 否则, F<T> 对 T 是不变的 (invariant)

内存布局

因为有了空指针优化(null pointer optimization), NoneNull<T> 与 Option<NonNull<T>> 拥有一样的内存大小以及对齐方式.

#![allow(unused)]
fn main() {
use std::ptr::NonNull;
use std::mem::{align_of, size_of};

assert_eq!(size_of::<NonNull<i16>>(), size_of::<Option<NonNull<i16>>>());
assert_eq!(align_of::<NonNull<i16>>(), align_of::<Option<NonNull<i16>>>());

assert_eq!(size_of::<NonNull<str>>(), size_of::<Option<NonNull<str>>>());
assert_eq!(align_of::<NonNull<str>>(), align_of::<Option<NonNull<str>>>());
}

常用方法

  • new(), new_unchecked(), 创建新的 NonNull 对象
  • as_ptr() 得到 *mut T 指针
  • as_ref() 得到只读引用
  • as_mut() 得到可变更引用
use std::ptr::NonNull;

fn main() {
    let mut x = 1_u32;
    let mut ptr = NonNull::new(&mut x as *mut u32).expect("Invalid pointer");

    unsafe {
        *ptr.as_ptr() += 1;
    }
    let x_value = unsafe { *ptr.as_ptr() };
    assert_eq!(x_value, 2);
    assert_eq!(x, 2);

    let x_ref = unsafe { ptr.as_mut() };
    *x_ref += 1;
    assert_eq!(x, 3);
}

上面的代码片段, 其栈上的内存布局如下图所示:

NonNull Memory

参考