Question

在Rust中，我们可以使用Box<T>类型在堆上分配内容。此类型用于安全地抽象指向堆内存的指针。 Box<T>由Rust标准库提供。

我很好奇Box<T>分配的实施方式，所以我找到了its source code。以下是Box<T>::new的代码（从Rust 1.0开始）：

impl<T> Box<T> {
    /// Allocates memory on the heap and then moves `x` into it.
    /// [...]
    #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
    #[inline(always)]
    pub fn new(x: T) -> Box<T> {
        box x
    }
}

实现中唯一的行返回值box x。官方文档中的任何地方均未说明此box关键字;事实上，它仅在std::boxed文档页面上简要提及。

Answer 1

box x通常用于分配和释放内存的内容是什么？

答案是用lang项exchange_malloc标记分配的函数和exchange_free用于释放的函数。您可以在heap.rs#L112和heap.rs#L125的默认标准库中查看这些内容的实现。

最后，box x语法取决于以下语言项：

owned_box在Box结构上封装已分配的指针。此结构不需要Drop实现，它由编译器自动实现。
exchange_malloc分配内存。
exchange_free释放先前分配的内存。

使用此no_std示例，可以在生锈书的lang items章节中有效地看到这一点：

#![feature(lang_items, box_syntax, start, no_std, libc)]
#![no_std]

extern crate libc;

extern {
    fn abort() -> !;
}

#[lang = "owned_box"]
pub struct Box<T>(*mut T);

#[lang = "exchange_malloc"]
unsafe fn allocate(size: usize, _align: usize) -> *mut u8 {
    let p = libc::malloc(size as libc::size_t) as *mut u8;

    // malloc failed
    if p as usize == 0 {
        abort();
    }

    p
}
#[lang = "exchange_free"]
unsafe fn deallocate(ptr: *mut u8, _size: usize, _align: usize) {
    libc::free(ptr as *mut libc::c_void)
}

#[start]
fn main(argc: isize, argv: *const *const u8) -> isize {
    let x = box 1;

    0
}

#[lang = "stack_exhausted"] extern fn stack_exhausted() {}
#[lang = "eh_personality"] extern fn eh_personality() {}
#[lang = "panic_fmt"] fn panic_fmt() -> ! { loop {} }

注意Drop结构没有实现Box的方式？好吧，让我们看看为main生成的LLVM IR：

define internal i64 @_ZN4main20hbd13b522fdb5b7d4ebaE(i64, i8**) unnamed_addr #1 {
entry-block:
  %argc = alloca i64
  %argv = alloca i8**
  %x = alloca i32*
  store i64 %0, i64* %argc, align 8
  store i8** %1, i8*** %argv, align 8
  %2 = call i8* @_ZN8allocate20hf9df30890c435d76naaE(i64 4, i64 4)
  %3 = bitcast i8* %2 to i32*
  store i32 1, i32* %3, align 4
  store i32* %3, i32** %x, align 8
  call void @"_ZN14Box$LT$i32$GT$9drop.103617h8817b938807fc41eE"(i32** %x)
  ret i64 0
}

allocate（_ZN8allocate20hf9df30890c435d76naaE）按预期调用以构建Box，同时......看！ Drop（Box）的_ZN14Box$LT$i32$GT$9drop.103617h8817b938807fc41eE方法！让我们看一下此方法的IR：

define internal void @"_ZN14Box$LT$i32$GT$9drop.103617h8817b938807fc41eE"(i32**) unnamed_addr #0 {
entry-block:
  %1 = load i32** %0
  %2 = ptrtoint i32* %1 to i64
  %3 = icmp ne i64 %2, 2097865012304223517
  br i1 %3, label %cond, label %next

next:                                             ; preds = %cond, %entry-    block
  ret void

cond:                                             ; preds = %entry-block
  %4 = bitcast i32* %1 to i8*
  call void @_ZN10deallocate20he2bff5e01707ad50VaaE(i8* %4, i64 4, i64 4)
  br label %next
}

有，deallocate（ZN10deallocate20he2bff5e01707ad50VaaE）被编译生成Drop！

请注意，即使在standard library上，Drop特征也未由用户代码实现。确实Box是一个神奇的结构。

Answer 2

在box被标记为不稳定之前，它被用作调用Box::new的简写。但是，它始终旨在能够分配任意类型，例如Rc，或者使用任意分配器。这些都没有最终确定，因此1.0版本没有标记为稳定。这样做是为了防止支持Rust 1.x的所有错误决定。

如需进一步参考，您可以阅读RFC that changed the "placement new" syntax并阅读门控功能。

Answer 3

box正是Box::new()所做的 - 它会创建一个拥有的框。

我相信您无法找到box关键字的实现，因为目前它是硬编码的，可以使用自有的框，而Box类型是一个lang项：

#[lang = "owned_box"]
#[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
#[fundamental]
pub struct Box<T>(Unique<T>);

因为它是一个lang项，所以编译器有特殊的逻辑来处理它的实例化，它可以用box关键字链接。

我相信编译器会将框分配委托给alloc::heap模块中的函数。

至于box关键字的作用和应该做的一般情况，Shepmaster的答案完美描述。

box关键字有什么作用？

3 个答案: