面试题：Rust中unsafe block的常见中等难度应用场景

Question

在Rust中，简述unsafe block在与FFI（Foreign Function Interface）交互时的作用，并举一个简单示例说明如何在unsafe block中调用C函数，同时解释为什么需要unsafe环境。

Answer 1

unsafe block在与FFI交互时的作用

1. 绕过Rust的安全检查：Rust有严格的内存安全和类型安全检查。FFI用于与其他语言（如C）的函数交互，而这些外部函数可能不遵循Rust的安全规则。unsafe block允许程序员绕过Rust的安全检查，以便能够调用这些外部函数。
2. 访问外部内存布局：不同语言的内存布局可能不同。通过unsafe block，可以以Rust通常不允许的方式访问和操作内存，确保与外部函数正确交互。

示例：在unsafe block中调用C函数

假设我们有一个简单的C函数，位于add.c文件中：

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

在Rust中，我们可以这样调用这个C函数：

extern "C" {
    fn add(a: i32, b: i32) -> i32;
}

fn main() {
    unsafe {
        let result = add(2, 3);
        println!("The result is: {}", result);
    }
}

为什么需要unsafe环境

1. 违反Rust安全规则：C语言没有像Rust那样严格的内存安全检查。调用C函数可能会导致未定义行为，例如空指针解引用、缓冲区溢出等。由于Rust无法保证这些C函数的安全性，所以需要在unsafe block中调用，提醒程序员自行承担风险。
2. 内存布局差异：C和Rust的内存布局可能不同。在调用C函数时，需要确保参数和返回值的内存布局正确匹配。这可能涉及到手动管理内存，而这在Rust的安全检查之外，因此需要unsafe环境。