面试题：Rust中unsafe block与生命周期的复杂交互及处理

Question

考虑这样一个场景，在unsafe block中创建了一个裸指针指向一个局部变量，并且这个裸指针需要在unsafe block外部的一个函数调用中使用，同时要保证所有相关的生命周期都是合法的。请给出具体的代码实现，并详细解释如何处理unsafe block与生命周期之间的复杂交互，以避免编译错误和运行时错误。

Answer 1

fn use_bare_ptr(ptr: *const i32) {
    unsafe {
        // 从裸指针读取数据
        let value = *ptr;
        println!("Value from bare pointer: {}", value);
    }
}

fn main() {
    let local_variable = 42;
    let mut ptr: *const i32;
    unsafe {
        // 创建指向局部变量的裸指针
        ptr = &local_variable as *const i32;
    }
    // 在unsafe block外部调用函数使用裸指针
    use_bare_ptr(ptr);
}

解释

1. unsafe块创建裸指针：在unsafe块中，我们通过&local_variable as *const i32将指向局部变量local_variable的引用转换为裸指针ptr。这里使用unsafe块是因为创建裸指针是不安全操作，Rust无法自动管理其生命周期。
2. 生命周期管理：
   • local_variable的生命周期是从声明开始到main函数结束。
   • 裸指针ptr指向local_variable，只要local_variable在内存中有效，ptr就是有效的。在上述代码中，在unsafe块外部调用use_bare_ptr(ptr)时，local_variable仍然在作用域内，所以指针是有效的。
3. 函数调用：use_bare_ptr函数接受一个裸指针参数，并在其内部的unsafe块中解引用该指针。这里也需要unsafe块，因为解引用裸指针是不安全操作。由于我们确保了指针指向的变量在函数调用时仍然有效，所以避免了运行时错误。同时，由于生命周期的正确处理，也避免了编译错误。