Question

我有一个类型：

struct Foo {
    memberA: Bar,
    memberB: Baz,
}

和我知道的指针是指向memberB中的Foo的指针：

p: *const Baz

获取指向原始结构p: *const Foo的新指针Foo的正确方法是什么？

我当前的实现如下，由于(p as *const Foo)取消引用p不是指向Foo的指针，我非常肯定会调用未定义的行为：

let p2 = p as usize -
    ((&(*(p as *const Foo)).memberB as *const _ as usize) - (p as usize));

这是FFI的一部分 - 我无法轻松重构代码以避免需要执行此操作。

这与Get pointer to object from pointer to some member非常相似，但对于Rust，据我所知，它没有offsetof宏。

Answer 1

dereference表达式产生一个左值，但是左值实际上并不是 read ，我们只是在它上面做指针数学，所以理论上，它应该明确定义。这只是我的解释。

我的解决方案涉及使用空指针来检索字段的偏移量，因此它比你的更简单，因为它避免了一次减法（我们减去0）。我相信我看到了一些实现offsetof的C编译器/标准库，它实际上是从空指针返回一个字段的地址，这就是以下解决方案的灵感来源。

fn main() {
    let p: *const Baz = 0x1248 as *const _;
    let p2: *const Foo = unsafe { ((p as usize) - (&(*(0 as *const Foo)).memberB as *const _ as usize)) as *const _ };
    println!("{:p}", p2);
}

我们还可以定义自己的offset_of!宏：

macro_rules! offset_of {
    ($ty:ty, $field:ident) => {
        unsafe { &(*(0 as *const $ty)).$field as *const _ as usize }
    }
}

fn main() {
    let p: *const Baz = 0x1248 as *const _;
    let p2: *const Foo = ((p as usize) - offset_of!(Foo, memberB)) as *const _;
    println!("{:p}", p2);
}

Answer 2

通过实现RFC 2582, raw reference MIR operator，现在可以在没有结构实例的情况下获取结构中的字段的地址，而无需调用未定义的行为。

不幸的是，该能力从Rust 1.47开始不稳定：

#![feature(raw_ref_macros)] use std::{mem::MaybeUninit, ptr}; struct Example { a: i32, b: u8, c: bool, } fn main() { let offset = unsafe { let base = MaybeUninit::<Example>::uninit(); let base_ptr = base.as_ptr(); let c = ptr::raw_const!((*base_ptr).c); (c as usize) - (base_ptr as usize) }; println!("{}", offset); }

此操作的实现是棘手且细微的。最好使用维护良好的板条箱，例如memoffset。您可以使用unstable_raw功能标志来选择使用此不稳定功能。

在稳定此功能之前，您必须具有该结构的有效实例。您可以使用once_cell之类的工具来最大程度地减少需要创建的虚拟值的开销：

use once_cell::sync::Lazy; // 1.4.1 struct Example { a: i32, b: u8, c: bool, } static DUMMY: Lazy<Example> = Lazy::new(|| Example { a: 0, b: 0, c: false, }); static OFFSET_C: Lazy<usize> = Lazy::new(|| { let base: *const Example = &*DUMMY; let c: *const bool = &DUMMY.c; (c as usize) - (base as usize) }); fn main() { println!("{}", *OFFSET_C); }

如果必须在编译时具有此功能，则可以将类似的代码放入构建脚本中，并用偏移量写出Rust源文件。但是，这将跨越多个编译器调用，因此您所依赖的结构布局在这些调用之间没有变化。使用具有已知表示形式的东西可以减少这种风险。

另请参阅：

How do I create a global, mutable singleton?

How to create a static string at compile time

如何从指向成员的指针获取指向包含结构的指针？

2 个答案: