1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432 433 434 435 436 437 438 439 440 441 442 443 444 445 446 447 448 449 450 451 452 453 454 455 456 457 458 459 460 461 462 463 464 465 466 467 468 469 470 471 472 473 474 475 476 477 478 479 480 481 482 483 484 485 486 487 488 489 490 491 492 493 494 495 496 497 498 499 500 501 502 503 504 505 506 507 508 509 510 511 512 513 514 515 516 517 518 519 520 521 522 523 524 525 526 527 528 529 530 531 532 533 534 535 536 537 538 539 540 541 542 543 544 545 546 547 548 549 550 551 552 553 554 555 556 557 558 559 560 561 562 563 564 565 566 567 568 569 570 571 572 573 574 575 576 577 578 579 580 581 582 583 584 585 586 587 588 589 590 591 592 593 594 595 596 597 598 599 600 601 602 603 604 605 606 607 608 609 610 611 612 613 614 615 616 617 618 619 620 621 622 623 624 625 626 627 628 629 630 631 632 633 634 635 636 637 638 639 640 641 642 643 644 645 646 647 648 649 650 651 652 653 654 655 656 657 658 659 660 661 662 663 664 665 666 667 668 669 670 671 672 673 674 675 676 677 678 679 680 681 682 683 684 685 686 687 688 689 690 691 692 693 694 695 696 697 698 699 700 701 702 703 704 705 706 707 708 709 710 711 712 713 714 715 716 717 718 719 720 721 722 723 724 725 726 727 728 729 730 731 732 733 734 735 736 737 738 739 740 741 742 743 744 745 746 747 748 749 750 751 752 753 754 755 756 757 758 759 760 761 762 763 764 765 766 767 768 769 770 771 772 773 774 775 776 777 778 779 780 781 782 783 784 785 786 787 788 789 790 791 792 793 794 795 796 797 798 799 800 801 802 803 804 805 806 807 808 809 810 811 812 813 814 815 816 817 818 819 820 821 822 823 824 825 826 827 828 829 830 831 832 833 834 835 836 837 838 839 840 841 842 843 844 845 846 847 848 849 850 851 852 853 854 855 856 857 858 859 860 861 862 863 864 865 866 867
//! 键入将数据固定到其在内存中的位置的类型。 //! //! 从对象在内存中的位置不变的意义上讲,保证对象不移动有时很有用。 //! 这种情况的一个主要示例是构建自引用结构体,因为移动带有指向自身的指针的对象会使它们无效,这可能导致未定义的行为。 //! //! 在高层次上,<code>[Pin]\</code><P> 确保任何指针类型 `P` 的指针在内存中都有一个稳定的位置,这意味着它不能被移动到其他地方,并且它的内存不能被释放,直到它被丢弃。我们说该对象是 "pinned"。当讨论将固定数据与非固定数据结合在一起的类型时,事情变得更加微妙。[查看下文](#projections-and-structural-pinning) 了解更多详细信息。 //! //! 默认情况下,Rust 中的所有类型都是可移动的。 //! Rust 允许按值传递所有类型,以及常见的智能指针类型,例如 <code>[Box]\</code><T> 和 <code>[&mut] T</code> 允许替换和移动它们包含的值: 您可以移出 <code>[Box]\</code><T>,或者您可以使用 [`mem::swap`]。<code>[Pin]\</code><P> 包装一个指针类型 `P`,所以 <code>[Pin]<[Box]\></code><T><code>[Pin]<[Box]\></code> 函数很像一个普通的 <code>[Box]\</code><T>: //! 当 <code>[Pin]<[Box]\></code><T><code>[Pin]<[Box]\></code> 被丢弃,其内容也被丢弃,内存被释放。类似地,<code>[Pin]<[&mut] T></code>很像 <code>[&mut] T</code>。 //! 然而,<code>[Pin]\</code><P> 不让客户实际获得 <code>[Box]\</code><T> 或 <code>[&mut] T</code> 固定数据,这意味着您不能使用 [`mem::swap`] 之类的操作: //! //! ``` //! use std::pin::Pin; //! fn swap_pins<T>(x: Pin<&mut T>, y: Pin<&mut T>) { //! // `mem::swap` 需要 `&mut T`,但我们无法获得它。 //! // 我们被困住了,我们不能交换这些引用的内容。 //! // 我们可以使用 `Pin::get_unchecked_mut`,但这是不安全的,原因如下: //! // 我们不允许将其用于将物品移出 `Pin`。 //! } //! ``` //! //! 值得重申的是 <code>[Pin]\</code><P> 不会改变一个事实,即 Rust 编译器认为所有类型都是可移动的。 //! [`mem::swap`] 对于任何 `T` 仍然可以调用。 //! 相反,<code>[Pin]\</code><P> 防止某些值 (由 <code>[Pin]\</code><P>) 使其无法调用需要 <code>[&mut] T</code> 方法 (如 [`mem::swap`]) 而被移动。 //! //! <code>[Pin]\</code><P> 可用于包装任何指针类型 `P`,因此它与 [`Deref`] 和 [`DerefMut`] 交互。<code>[Pin]\</code><P>其中 <code>P: [Deref]</code> 应被视为固定 <code>P::[Target]</code>的 "`P`-style pointer" - 因此,<code>[Pin]<[Box]\></code><T><code>[Pin]<[Box]\></code>是指向固定 `T` 的拥有指针,以及 <code>[Pin]<[Rc]\></code><T><code>[Pin]<[Rc]\></code> 是指向固定 `T` 的引用计数指针。 //! 为正确起见,<code>[Pin]\</code><P> 依赖于 [`Deref`] 和 [`DerefMut`] 的实现不会移出它们的 `self` 参数,并且只在固定指针上调用它们时才返回指向固定数据的指针。 //! //! # `Unpin` //! //! 即使不固定,许多类型也始终可以自由移动,因为它们不依赖于具有稳定的地址。这包括所有基本类型 (如 [`bool`],[`i32`] 和引用) 以及仅由这些类型组成的类型。不关心 pinning 的类型实现了 [`Unpin`] auto-trait,取消了 <code>[Pin]\</code><P>. //! 对于 <code>T: [Unpin]</code>, <code>[Pin]<[Box]\></code><T><code>[Pin]<[Box]\></code> 和 <code>[Box]\</code><T> 函数相同,<code>[Pin]<[&mut] T></code> 和 <code>[&mut] T</code>。 //! //! 请注意,固定和 [`Unpin`] 仅影响指向类型 <code>P::[Target]</code>,而不影响包含在 <code>[Pin]\</code> 的指针类型 `P` 本身 <P>. //! 例如,是否 <code>[Box]\</code><T> 是 [`Unpin`] 对 <code>[Pin]<[Box]\></code> 的行为没有影响 <T><code>[Pin]<[Box]\></code> (这里,`T` 是指向类型)。 //! //! # 示例: 自我参照结构体 //! //! 在我们详细解释与 <code>[Pin]\</code> 相关的保证和选择之前 <code>[Pin]\</code><P>,我们讨论了一些如何使用它的例子。 //! 随时使用 [skip to where the theoretical discussion continues](#drop-guarantee)。 //! //! ```rust //! use std::pin::Pin; //! use std::marker::PhantomPinned; //! use std::ptr::NonNull; //! //! // 这是一个自引用结构体,因为切片字段指向数据字段。 //! // 我们无法通过正常的引用将其告知编译器,因为无法使用通常的借用规则来描述此模式。 //! // //! // 取而代之的是,我们使用一个裸指针,尽管我们知道它指向的是一个不为 null 的指针。 //! // //! struct Unmovable { //! data: String, //! slice: NonNull<String>, //! _pin: PhantomPinned, //! } //! //! impl Unmovable { //! // 为了确保函数返回时数据不会移动,我们将其放置在堆中,以保留对象的生命周期,唯一的访问方法是通过指向它的指针。 //! // //! // //! fn new(data: String) -> Pin<Box<Self>> { //! let res = Unmovable { //! data, //! // 我们仅在数据到位后创建指针,否则数据将在我们开始之前就已经移动 //! // //! slice: NonNull::dangling(), //! _pin: PhantomPinned, //! }; //! let mut boxed = Box::pin(res); //! //! let slice = NonNull::from(&boxed.data); //! // 我们知道这是安全的,因为修改字段不会移动整个结构体 //! unsafe { //! let mut_ref: Pin<&mut Self> = Pin::as_mut(&mut boxed); //! Pin::get_unchecked_mut(mut_ref).slice = slice; //! } //! boxed //! } //! } //! //! let unmoved = Unmovable::new("hello".to_string()); //! // 只要结构体没有移动,指针应指向正确的位置。 //! // //! // 同时,我们可以随意移动指针。 //! # #[allow(unused_mut)] //! let mut still_unmoved = unmoved; //! assert_eq!(still_unmoved.slice, NonNull::from(&still_unmoved.data)); //! //! // 由于我们的类型未实现 Unpin,因此无法编译: //! // let mut new_unmoved = Unmovable::new("world".to_string()); //! // std::mem::swap(&mut *still_unmoved, &mut *new_unmoved); //! ``` //! //! # 示例: 侵入式双链表 //! //! 在侵入式双向链表中,集合实际上并未为元素本身分配内存。 //! 分配由客户端控制,元素可以驻留在比集合短的栈框架上。 //! //! 为了使此工作有效,列表中的每个元素都有指向其前任和后任的指针。元素只能在固定时添加,因为四处移动元素会使指针无效。此外,链表元素的 [`Drop`][Drop] 实现将修补其前任和后继的指针以将其从列表中删除。 //! //! 至关重要的是,我们必须能够依靠被调用的 [`drop`]。如果在不调用 [`drop`] 的情况下可以释放元素或使元素无效,则来自其相邻元素的指针将变为无效,这将破坏数据结构体。 //! //! 因此,固定还会附带 [丢弃][drop] 相关的保证。 //! //! # `Drop` guarantee //! //! 固定的目的是能够依靠某些数据在内存中的放置。 //! 为了使这项工作有效,不仅限制了移动数据,还限制了数据的传输。限制用于存储数据的内存的重新分配,重新分配用途或以其他方式使之无效。 //! 具体来说,对于固定的数据,必须保持不变,即从固定 *its memory 到调用 [`drop`]*,*its memory 都不会失效或重新使用。只有 [`drop`] 返回或 panics,才可以重用该内存。 //! //! 内存可以通过释放为 "invalidated",也可以通过将 <code>[Some]\(v)</code> 替换为 [`None`],或将 vector 中的某些元素从 [`Vec::set_len`] 调用到 "kill"。可以通过使用 [`ptr::write`] 覆盖它来重新利用它,而无需先调用析构函数。在不调用 [`drop`] 的情况下,不允许对固定数据进行任何此操作。 //! //! 这正是上一节中的侵入式链表需要正确执行函数的一种保证。 //! //! 请注意,此保证不 `*`* 表示内存不会泄漏! 永远不要在固定元素上调用 [`drop`] 仍然是完全可以的 (例如,您仍然可以在 <code>[Pin]<[Box]\></code><T><code>[Pin]<[Box]\></code>)。在双向链表的示例中,该元素将仅保留在列表中。但是,您可能无法释放或重新使用存储 *without calling [`drop`]*。 //! //! # `Drop` implementation //! //! 如果您的类型使用固定 (例如上面的两个示例),则在实现 [`Drop`][Drop] 时必须小心。[`drop`] 函数采用 <code>[&mut] self</code>,但这被称为即使您的类型之前已固定!</code> 好像编译器自动调用了 [`Pin::get_unchecked_mut`]。 //! //! 这永远不会在安全代码中导致问题,因为实现依赖于固定的类型需要不安全的代码,但请注意决定在您的类型中使用固定 (例如通过对 <code>[Pin]<[&] Self></code> 或 <code>[Pin]<[&mut] Self></code>) 对您的 [`Drop`][Drop] 实现也有影响: 如果您的类型的元素可以被固定,则您必须将 [`Drop`][Drop] 视为隐式使用 <code>[Pin]<[&mut] Self></code> . //! //! //! 例如,您可以按如下方式实现 [`Drop`][Drop]: //! //! ```rust,no_run //! # use std::pin::Pin; //! # struct Type { } //! impl Drop for Type { //! fn drop(&mut self) { //! // `new_unchecked` 可以,因为我们知道此值在丢弃后再也不会使用了。 //! // //! inner_drop(unsafe { Pin::new_unchecked(self)}); //! fn inner_drop(this: Pin<&mut Type>) { //! // 实际丢弃的代码在此处。 //! } //! } //! } //! ``` //! //! 函数 `inner_drop` 具有 *应该* 具有 [`drop`] 的类型,因此可以确保您不会以与固定冲突的方式意外使用 `self`/`this`。 //! //! 此外,如果您的类型是 `#[repr(packed)]`,则编译器将自动移动字段以将其删除。它甚至可以对恰好足够对齐的字段执行此操作。因此,您不能使用 `#[repr(packed)]` 类型的固定。 //! //! # 投影和结构固定 //! //! 在使用固定结构体时,问题是如何在只需要 <code>[Pin]<[&mut] 结构体></code> 的方法中访问该结构体的字段。 //! 通常的方法是编写辅助方法 (所谓的 *projections*),将 <code>[Pin]<[&mut] 结构体 ></code> 转换为对字段的引用,但该引用应该具有什么类型? 是 <code>[Pin]<[&mut] Field></code> 还是 <code>[&mut] Field</code>?</code> //! `enum` 的字段以及在考虑 container/wrapper 类型 (例如 <code>[Vec]\</code><T>, <code>[Box]\</code><T>, 或 <code>[RefCell]\</code><T>. //! (此问题适用于可变引用和共享引用,我们仅在此处使用可变引用的更常见情况进行说明。) //! //! 事实证明,实际上是由数据结构的作者决定特定字段的固定 projection 是将 <code>[Pin]<[&mut] 结构体 ></code> 转换为 <code>[Pin]<[&mut] Field></code> 或 <code>[&mut] Field</code>.</code> 但是有一些约束,最重要的约束是 *consistency*: //! 每个字段都可以 *或者* 投影到固定的引用,或者 * 可以删除固定作为投影的一部分。 //! 如果两者都在同一个领域完成,那将是不正确的! //! //! 作为数据结构体的作者,您可以为每个字段决定是否将 "propagates" 固定到该字段。 //! 传播的固定也称为 "structural",因为它遵循该类型的结构体。 //! 在以下各小节中,我们描述了两种选择都必须考虑的因素。 //! //! ## Pinning 不是用于结构体的 `field` //! //! 固定结构体的字段可能不被固定似乎违反直觉,但这实际上是最简单的选择: 如果从未创建 <code>[Pin]<[&mut] Field></code> 则不会出错! 因此,如果您确定某个字段不具有结构固定,则只需确保您从未创建对该字段的固定引用即可。 //! //! 没有结构固定的字段可能具有将 <code>[Pin]<[&mut] 结构体 ></code> 转换为 <code>[&mut] Field</code>:</code> 的 projection 方法 <code>[&mut] Field</code>:</code> //! //! ```rust,no_run //! # use std::pin::Pin; //! # type Field = i32; //! # struct Struct { field: Field } //! impl Struct { //! fn pin_get_field(self: Pin<&mut Self>) -> &mut Field { //! // 可以,因为 `field` 从未被视为固定。 //! unsafe { &mut self.get_unchecked_mut().field } //! } //! } //! ``` //! //! 您也可以 <code>impl [Unpin] for Struct</code> 即使 `field` 的类型不是 [`Unpin`].</code> 当没有创建 <code>[Pin]<[&mut] Field></code>时,该类型对固定的看法 <code>[Pin]<[&mut] Field></code>。 //! //! ## Pinning 是结构体的 `field` //! //! 另一个选择是确定钉扎是 `field` 还是 `field`,这意味着如果钉扎结构体,则字段也钉扎。 //! //! 这允许编写一个创建 <code>[Pin]<[&mut] Field></code> 的 projection,从而见证该字段被固定: //! //! ```rust,no_run //! # use std::pin::Pin; //! # type Field = i32; //! # struct Struct { field: Field } //! impl Struct { //! fn pin_get_field(self: Pin<&mut Self>) -> Pin<&mut Field> { //! // 可以,因为 `self` 固定在 `field` 上。 //! unsafe { self.map_unchecked_mut(|s| &mut s.field) } //! } //! } //! ``` //! //! 但是,结构固定需要一些额外的要求: //! //! 1. 如果所有结构字段均为 [`Unpin`],则结构体必须仅为 [`Unpin`]。这是默认值,但 [`Unpin`] 是一个安全的 trait,因此作为结构体的作者,您有责任*不*添加类似 <code>impl\[Unpin] for 结构体 \</code><T> <code>impl\[Unpin] for 结构体 \</code><T>. (请注意,添加投影操作需要不安全的代码,因此 [`Unpin`] 是安全的 trait 的事实并没有破坏您只需要在使用 [`unsafe`] 时担心任何这些的原则。) //! 2. 结构体的析构函数不得将结构域移出其参数。这正是 [上一节][drop-impl] 中提出的要点: [`drop`] 采用 <code>[&mut] self</code>,但是结构体 (以及它的字段) 之前可能已经被固定了。</code> 您必须保证不会在您的 [`Drop`][Drop] 实现中移动任何字段。特别是,如前所述,这意味着您的结构体 *不能* 为 `#[repr(packed)]`。 //! 有关如何编写 [`drop`] 的方法,请参见该部分,以使编译器可以帮助您避免意外破坏固定。 //! 3. 您必须确保坚持使用 [`Drop` 保证][drop-guarantee]: //! 一旦固定了您的结构体,包含内容的内存就不会被覆盖或释放,而无需调用内容的析构函数。 //! 这可能很棘手,正如 <code>[VecDeque]\</code><T>: <code>[VecDeque]\</code> 的析构函数 <code>[VecDeque]\</code><T> 如果析构函数 panics 之一,则可能无法在所有元素上调用 [`drop`]。这违反了 [`Drop`][Drop] 保证,因为它可能导致元素在没有调用析构函数的情况下被释放。 //! (<code>[VecDeque]\</code><T> 没有固定 projection,所以这不会导致不稳定。) //! 4. 固定类型时,不得提供可能导致数据移出结构字段的任何其他操作。例如,如果结构体包含一个 <code>[Option]\</code><T>并且有一个类似 [`take`][Option::take] 的操作,类型为 <code>fn ([Pin]<[&mut] 结构体 \>) -> [Option]\</code><T> <code>fn ([Pin]<[&mut] 结构体 \>) -> [Option]\</code><T>,该操作可用于将 `T` 从固定的 `Struct<T>` 中移出 - 这意味着固定不能对保存此数据的字段进行结构化。 //! //! 有关将数据移出固定类型的更复杂示例,请想象如果 <code>[RefCell]\</code><T>有一个方法 <code>fn get_pin_mut(self: [Pin]<[&mut] Self>) -> [Pin]<[&mut] T></code>。 //! 然后,我们可以执行以下操作: //! //! ```compile_fail //! fn exploit_ref_cell<T>(rc: Pin<&mut RefCell<T>>) { //! { let p = rc.as_mut().get_pin_mut(); } // 在这里,我们可以固定访问 `T`。 //! let rc_shr: &RefCell<T> = rc.into_ref().get_ref(); //! let b = rc_shr.borrow_mut(); //! let content = &mut *b; // 这里我们有 `&mut T` 到相同的数据。 //! } //! ``` //! //! 这是灾难性的,这意味着我们可以先固定 <code>[RefCell]\</code><T> (使用 <code>[RefCell]::get_pin_mut</code> ) 然后使用我们稍后获得的 <code>[RefCell]::get_pin_mut</code> 引用移动该内容。 //! //! ## Examples //! //! 对于像 <code>[Vec]\</code> 这样的类型 <T>,两种可能性 (结构固定与否) 都有意义。<code>[Vec]\</code><T> 使用结构固定可以有 `get_pin`/`get_pin_mut` 方法来固定引用到元素。但是,它可能*不允许*在固定的 <code>[Vec]\</code> 上调用 [`pop`][Vec::pop]<T> 因为那会移动 (结构固定的) 内容! 它也不允许 [`push`][Vec::push],它可能会重新分配并因此也移动内容。 //! //! <code>[Vec]\</code><T>没有结构固定可以 <code>impl\[Unpin] for [Vec]\</code><T> <code>impl\[Unpin] for [Vec]\</code><T>,因为内容永远不会被固定并且 <code>[Vec]\</code><T> 本身也可以移动。 //! 那时,固定对 vector 完全没有影响。 //! //! 在标准库中,指针类型通常不具有结构固定,因此它们不提供固定投影。这就是为什么 <code>[Box]\: [Unpin]</code><T><code>[Box]\: [Unpin]</code> Unpin <code>[Box]\: [Unpin]</code> 适用于所有 `T`。对指针类型这样做是有意义的,因为移动 <code>[Box]\</code><T> 实际上并没有移动 `T`: <code>[Box]\</code><T> 即使 `T` 不是,也可以自由移动 (又名 [`Unpin`])。 //! 事实上,即使 <code>[Pin]<[Box]\></code><T><code>[Pin]<[Box]\></code> 和 <code>[Pin]<[&mut] T></code> 总是 [`Unpin`] 本身,原因相同: //! 它们的内容 (`T`) 是固定的,但指针本身可以在不移动固定数据的情况下移动。 //! 对于 <code>[Box]\</code><T> 和 <code>[Pin]<[Box]\></code><T><code>[Pin]<[Box]\></code>,内容是否固定完全独立于指针是否固定,意味着固定是*非*结构的。 //! //! 当实现 [`Future`] 组合器时,通常需要对嵌套的 futures 进行结构钉扎,因为您需要将引用的钉扎到 [`poll`] 上。 //! 但是,如果您的组合器包含任何其他不需要固定的数据,您可以使这些字段不是结构化的,因此即使您只有 <code>[Pin]<[&mut] Self></code> (例如在您自己的 [`poll`] 实现中)。 //! //! [Deref]: crate::ops::Deref "ops::Deref" //! [`Deref`]: crate::ops::Deref "ops::Deref" //! [Target]: crate::ops::Deref::Target "ops::Deref::Target" //! [`DerefMut`]: crate::ops::DerefMut "ops::DerefMut" //! [`mem::swap`]: crate::mem::swap "mem::swap" //! [`mem::forget`]: crate::mem::forget "mem::forget" //! [Vec]: ../../std/vec/struct.Vec.html "Vec" //! [`Vec::set_len`]: ../../std/vec/struct.Vec.html#method.set_len "Vec::set_len" //! [Box]: ../../std/boxed/struct.Box.html "Box" //! [Vec::pop]: ../../std/vec/struct.Vec.html#method.pop "Vec::pop" //! [Vec::push]: ../../std/vec/struct.Vec.html#method.push "Vec::push" //! [Rc]: ../../std/rc/struct.Rc.html "rc::Rc" //! [RefCell]: crate::cell::RefCell "cell::RefCell" //! [`drop`]: Drop::drop "Drop::drop" //! [VecDeque]: ../../std/collections/struct.VecDeque.html "collections::VecDeque" //! [`ptr::write`]: crate::ptr::write "ptr::write" //! [`Future`]: crate::future::Future "future::Future" //! [drop-impl]: #drop-implementation //! [drop-guarantee]: #drop-guarantee //! [`poll`]: crate::future::Future::poll "future::Future::poll" //! [&]: ../../std/primitive.reference.html "shared reference" //! [&mut]: ../../std/primitive.reference.html "mutable reference" //! [`unsafe`]: ../../std/keyword.unsafe.html "keyword unsafe" //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! //! #![stable(feature = "pin", since = "1.33.0")] use crate::cmp::{self, PartialEq, PartialOrd}; use crate::fmt; use crate::hash::{Hash, Hasher}; use crate::marker::{Sized, Unpin}; use crate::ops::{CoerceUnsized, Deref, DerefMut, DispatchFromDyn, Receiver}; /// 固定的指针。 /// /// 这是一种指针的包装,该指针使该指针 "pin" 成为其值,从而防止该指针引用的值被移动,除非它实现 [`Unpin`]。 /// /// /// *有关固定的说明,请参见 [`pin` module] 文档。* /// /// [`pin` module]: self /// // Note: 下面的 `Clone` 派生导致不完善,因为可以为可变引用实现 `Clone`。 // // 有关更多详细信息,请参见 <https://internals.rust-lang.org/t/unsoundness-in-pin/11311>。 // #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")] #[lang = "pin"] #[fundamental] #[repr(transparent)] #[derive(Copy, Clone)] pub struct Pin<P> { pointer: P, } // 为了避免出现健全性问题,没有实现以下实现。 // `&self.pointer` 不受信任的 trait 实现不应访问。 // // 有关更多详细信息,请参见 <https://internals.rust-lang.org/t/unsoundness-in-pin/11311/73>。 // #[stable(feature = "pin_trait_impls", since = "1.41.0")] impl<P: Deref, Q: Deref> PartialEq<Pin<Q>> for Pin<P> where P::Target: PartialEq<Q::Target>, { fn eq(&self, other: &Pin<Q>) -> bool { P::Target::eq(self, other) } fn ne(&self, other: &Pin<Q>) -> bool { P::Target::ne(self, other) } } #[stable(feature = "pin_trait_impls", since = "1.41.0")] impl<P: Deref<Target: Eq>> Eq for Pin<P> {} #[stable(feature = "pin_trait_impls", since = "1.41.0")] impl<P: Deref, Q: Deref> PartialOrd<Pin<Q>> for Pin<P> where P::Target: PartialOrd<Q::Target>, { fn partial_cmp(&self, other: &Pin<Q>) -> Option<cmp::Ordering> { P::Target::partial_cmp(self, other) } fn lt(&self, other: &Pin<Q>) -> bool { P::Target::lt(self, other) } fn le(&self, other: &Pin<Q>) -> bool { P::Target::le(self, other) } fn gt(&self, other: &Pin<Q>) -> bool { P::Target::gt(self, other) } fn ge(&self, other: &Pin<Q>) -> bool { P::Target::ge(self, other) } } #[stable(feature = "pin_trait_impls", since = "1.41.0")] impl<P: Deref<Target: Ord>> Ord for Pin<P> { fn cmp(&self, other: &Self) -> cmp::Ordering { P::Target::cmp(self, other) } } #[stable(feature = "pin_trait_impls", since = "1.41.0")] impl<P: Deref<Target: Hash>> Hash for Pin<P> { fn hash<H: Hasher>(&self, state: &mut H) { P::Target::hash(self, state); } } impl<P: Deref<Target: Unpin>> Pin<P> { /// 围绕一个指向实现 [`Unpin`] 类型的数据的指针,创建一个新的 `Pin<P>`。 /// /// 与 `Pin::new_unchecked` 不同,此方法是安全的,因为指针 `P` 解引用了 [`Unpin`] 类型,从而取消了固定保证。 /// /// #[inline(always)] #[rustc_const_unstable(feature = "const_pin", issue = "76654")] #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")] pub const fn new(pointer: P) -> Pin<P> { // SAFETY: 指向的值是 `Unpin`,因此对固定没有要求。 // unsafe { Pin::new_unchecked(pointer) } } /// 解包此 `Pin<P>`,返回基础指针。 /// /// 这要求该 `Pin` 内部的数据为 [`Unpin`],以便我们在展开包装时可以忽略固定不变式。 /// #[inline(always)] #[rustc_const_unstable(feature = "const_pin", issue = "76654")] #[stable(feature = "pin_into_inner", since = "1.39.0")] pub const fn into_inner(pin: Pin<P>) -> P { pin.pointer } } impl<P: Deref> Pin<P> { /// 围绕引用可能会或可能不会实现 `Unpin` 的某些数据,创建一个新的 `Pin<P>`。 /// /// 如果 `pointer` 解引用 `Unpin` 类型,则应改用 `Pin::new`。 /// /// # Safety /// /// 此构造函数是不安全的,因为我们不能保证 `pointer` 指向的数据是固定的,这意味着在丢弃数据之前,数据将不会移动或存储空间无效。 /// 如果构造的 `Pin<P>` 不能保证数据 `P` 指向固定的,则违反了 API 约定,并可能在以后的 (safe) 操作中导致未定义的行为。 /// /// 通过使用此方法,您正在制作有关 `P::Deref` 和 `P::DerefMut` 实现的 promise (如果存在)。 /// 最重要的是,它们一定不能移出 `self` 参数: `Pin::as_mut` 和 `Pin::as_ref` 将调用 `DerefMut::deref_mut` 和 `Deref::deref`*on the 固定指针*,并期望这些方法支持固定不变性。 /// 此外,通过调用此方法,不会再移出引用 `P` 引用的 promise; 特别是,必须不可能先获得 `&mut P::Target`,然后再移出该引用 (例如,使用 [`mem::swap`])。 /// /// /// 例如,在 `&'a mut T` 上调用 `Pin::new_unchecked` 是不安全的,因为虽然可以为给定的生命周期 `'a` 固定 `Pin::new_unchecked`,但是您无法控制 `'a` 结束后是否保持固定状态: /// /// ``` /// use std::mem; /// use std::pin::Pin; /// /// fn move_pinned_ref<T>(mut a: T, mut b: T) { /// unsafe { /// let p: Pin<&mut T> = Pin::new_unchecked(&mut a); /// // 这应该意味着指针 `a` 再也无法移动了。 /// } /// mem::swap(&mut a, &mut b); /// // `a` 的地址更改为 `b` 的栈插槽,因此即使我们先前已将其固定,`a` 还是被移动了! 我们违反了固定 API 契约。 ///// /// } /// ``` /// /// 固定后的值必须永远固定 (除非其类型实现 `Unpin`)。 /// /// 同样,在 `Rc<T>` 上调用 `Pin::new_unchecked` 是不安全的,因为相同数据的别名可能不受固定限制的限制: /// /// ``` /// use std::rc::Rc; /// use std::pin::Pin; /// /// fn move_pinned_rc<T>(mut x: Rc<T>) { /// let pinned = unsafe { Pin::new_unchecked(Rc::clone(&x)) }; /// { /// let p: Pin<&T> = pinned.as_ref(); /// // 这应该意味着指向者永远不能再移动。 /// } /// drop(pinned); /// let content = Rc::get_mut(&mut x).unwrap(); /// // 现在,如果 `x` 是唯一的引用,则对上面固定的数据有一个变量引用,就像在上一个示例中看到的那样,我们可以使用它来移动它。 /// // 我们违反了固定 API 契约。 ///// /// } /// ``` /// /// [`mem::swap`]: crate::mem::swap /// /// /// /// /// /// /// /// /// /// #[lang = "new_unchecked"] #[inline(always)] #[rustc_const_unstable(feature = "const_pin", issue = "76654")] #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")] pub const unsafe fn new_unchecked(pointer: P) -> Pin<P> { Pin { pointer } } /// 从此固定指针获取固定共享引用。 /// /// 这是从 `&Pin<Pointer<T>>` 到 `Pin<&T>` 的通用方法。 /// 这是安全的,因为作为 `Pin::new_unchecked` 契约的一部分,在创建 `Pin<Pointer<T>>` 之后,指针无法移动。 /// /// "Malicious" `Pointer::Deref` 的实现同样被 `Pin::new_unchecked` 的契约所排除。 /// #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")] #[inline(always)] pub fn as_ref(&self) -> Pin<&P::Target> { // SAFETY: 请参见此函数的文档 unsafe { Pin::new_unchecked(&*self.pointer) } } /// 解包此 `Pin<P>`,返回基础指针。 /// /// # Safety /// /// 该函数是不安全的。您必须保证在调用此函数后,将继续将指针 `P` 视为固定指针,以便可以保留 `Pin` 类型上的不可变变量。 /// 如果使用生成的 `P` 的代码不能继续维护违反 API 约定的固定不变式,则可能会在以后的 (safe) 操作中导致未定义的行为。 /// /// /// 如果基础数据是 [`Unpin`],则应改用 [`Pin::into_inner`]。 /// /// /// /// #[inline(always)] #[rustc_const_unstable(feature = "const_pin", issue = "76654")] #[stable(feature = "pin_into_inner", since = "1.39.0")] pub const unsafe fn into_inner_unchecked(pin: Pin<P>) -> P { pin.pointer } } impl<P: DerefMut> Pin<P> { /// 从此固定指针获取固定变量引用。 /// /// 这是从 `&mut Pin<Pointer<T>>` 到 `Pin<&mut T>` 的通用方法。 /// 这是安全的,因为作为 `Pin::new_unchecked` 契约的一部分,在创建 `Pin<Pointer<T>>` 之后,指针无法移动。 /// /// "Malicious" `Pointer::DerefMut` 的实现同样被 `Pin::new_unchecked` 的契约所排除。 /// /// 当对使用固定类型的函数进行多次调用时,此方法很有用。 /// /// # Example /// /// ``` /// use std::pin::Pin; /// /// # struct Type {} /// impl Type { /// fn method(self: Pin<&mut Self>) { /// // 做一点事 /// } /// /// fn call_method_twice(mut self: Pin<&mut Self>) { /// // `method` 消耗 `self`,因此通过 `as_mut` 重新借用 `Pin<&mut Self>`。 /// self.as_mut().method(); /// self.as_mut().method(); /// } /// } /// ``` /// #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")] #[inline(always)] pub fn as_mut(&mut self) -> Pin<&mut P::Target> { // SAFETY: 请参见此函数的文档 unsafe { Pin::new_unchecked(&mut *self.pointer) } } /// 为固定的引用后面的内存分配一个新值。 /// /// 这会覆盖固定的数据,但是没关系: 它的析构函数在被覆盖之前就已运行,因此不会违反固定保证。 /// #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")] #[inline(always)] pub fn set(&mut self, value: P::Target) where P::Target: Sized, { *(self.pointer) = value; } } impl<'a, T: ?Sized> Pin<&'a T> { /// 通过映射内部值创建一个新的引脚。 /// /// 例如,如果要获取某字段的 `Pin`,则可以使用它在一行代码中访问该字段。 /// 但是,这些 "pinning projections" 有一些陷阱。 /// 有关该主题的更多详细信息,请参见 [`pin` module] 文档。 /// /// # Safety /// /// 该函数是不安全的。 /// 您必须确保只要参数值不移动,返回的数据就不会移动 (例如,因为它是该值的字段之一),并且还必须确保不会将其移出接收到的参数内部功能。 /// /// /// [`pin` module]: self#projections-and-structural-pinning /// /// #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")] pub unsafe fn map_unchecked<U, F>(self, func: F) -> Pin<&'a U> where U: ?Sized, F: FnOnce(&T) -> &U, { let pointer = &*self.pointer; let new_pointer = func(pointer); // SAFETY: 调用者必须遵守 `new_unchecked` 的安全保证。 // unsafe { Pin::new_unchecked(new_pointer) } } /// 从大头针获取共享的引用。 /// /// 这是安全的,因为不可能移出共享引用。 /// 内部可变性似乎存在问题: 实际上,可以将 `T` 从 `&RefCell<T>` 中移出。 /// 但是,只要不存在指向相同数据的 `Pin<&T>`,并且 `RefCell<T>` 不允许您创建对其内容的固定引用,这也不是问题。 /// /// 有关更多详细信息,请参见 ["pinning projections"] 上的讨论。 /// /// Note: `Pin` 还对目标实现 `Deref`,可用于访问内部值。 /// 但是,`Deref` 仅提供一个引用,该引用的生命周期与 `Pin` 的借用时间一样长,而不是 `Pin` 本身的生命周期。 /// 这种方法可以将 `Pin` 转换为引用,并具有与原始 `Pin` 相同的生命周期。 /// /// ["pinning projections"]: self#projections-and-structural-pinning /// /// /// /// #[inline(always)] #[rustc_const_unstable(feature = "const_pin", issue = "76654")] #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")] pub const fn get_ref(self) -> &'a T { self.pointer } } impl<'a, T: ?Sized> Pin<&'a mut T> { /// 将此 `Pin<&mut T>` 转换为具有相同生命周期的 `Pin<&T>`。 #[inline(always)] #[rustc_const_unstable(feature = "const_pin", issue = "76654")] #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")] pub const fn into_ref(self) -> Pin<&'a T> { Pin { pointer: self.pointer } } /// 获取对此 `Pin` 内部数据的可变引用。 /// /// 这要求该 `Pin` 内部的数据为 `Unpin`。 /// /// Note: `Pin` 还对数据实现 `DerefMut`,可用于访问内部值。 /// 但是,`DerefMut` 仅提供一个引用,该引用生命周期与 `Pin` 的借用时间一样长,而不是 `Pin` 本身的生命周期。 /// /// 这种方法可以将 `Pin` 转换为引用,并具有与原始 `Pin` 相同的生命周期。 /// #[inline(always)] #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")] #[rustc_const_unstable(feature = "const_pin", issue = "76654")] pub const fn get_mut(self) -> &'a mut T where T: Unpin, { self.pointer } /// 获取对此 `Pin` 内部数据的可变引用。 /// /// # Safety /// /// 该函数是不安全的。 /// 您必须保证在调用此函数时,永远不会将数据移出收到的变量引用中,以便可以保留 `Pin` 类型的不可变变量。 /// /// /// 如果基础数据是 `Unpin`,则应改用 `Pin::get_mut`。 /// #[inline(always)] #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")] #[rustc_const_unstable(feature = "const_pin", issue = "76654")] pub const unsafe fn get_unchecked_mut(self) -> &'a mut T { self.pointer } /// 通过映射内部值创建一个新的引脚。 /// /// 例如,如果要获取某字段的 `Pin`,则可以使用它在一行代码中访问该字段。 /// 但是,这些 "pinning projections" 有一些陷阱。 /// 有关该主题的更多详细信息,请参见 [`pin` module] 文档。 /// /// # Safety /// /// 该函数是不安全的。 /// 您必须确保只要参数值不移动,返回的数据就不会移动 (例如,因为它是该值的字段之一),并且还必须确保不会将其移出接收到的参数内部功能。 /// /// /// [`pin` module]: self#projections-and-structural-pinning /// /// #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")] pub unsafe fn map_unchecked_mut<U, F>(self, func: F) -> Pin<&'a mut U> where U: ?Sized, F: FnOnce(&mut T) -> &mut U, { // SAFETY: 调用方负责不将值移出该引用。 // let pointer = unsafe { Pin::get_unchecked_mut(self) }; let new_pointer = func(pointer); // SAFETY: 由于保证 `this` 的值不会被移出,因此对 `new_unchecked` 的调用是安全的。 // unsafe { Pin::new_unchecked(new_pointer) } } } impl<T: ?Sized> Pin<&'static T> { /// 从固定引用中获取固定引用。 /// /// 这是安全的,因为 `T` 是 `'static` 生命周期的借用,而生命周期永远不会结束。 /// #[unstable(feature = "pin_static_ref", issue = "78186")] #[rustc_const_unstable(feature = "const_pin", issue = "76654")] pub const fn static_ref(r: &'static T) -> Pin<&'static T> { // SAFETY: 静态借用保证数据在被丢弃之前不会被移动/失效 (永远不会)。 // unsafe { Pin::new_unchecked(r) } } } impl<T: ?Sized> Pin<&'static mut T> { /// 从静态变量引用中获取固定的变量引用。 /// /// 这是安全的,因为 `T` 是 `'static` 生命周期的借用,而生命周期永远不会结束。 /// #[unstable(feature = "pin_static_ref", issue = "78186")] #[rustc_const_unstable(feature = "const_pin", issue = "76654")] pub const fn static_mut(r: &'static mut T) -> Pin<&'static mut T> { // SAFETY: 静态借用保证数据在被丢弃之前不会被移动/失效 (永远不会)。 // unsafe { Pin::new_unchecked(r) } } } #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")] impl<P: Deref> Deref for Pin<P> { type Target = P::Target; fn deref(&self) -> &P::Target { Pin::get_ref(Pin::as_ref(self)) } } #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")] impl<P: DerefMut<Target: Unpin>> DerefMut for Pin<P> { fn deref_mut(&mut self) -> &mut P::Target { Pin::get_mut(Pin::as_mut(self)) } } #[unstable(feature = "receiver_trait", issue = "none")] impl<P: Receiver> Receiver for Pin<P> {} #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")] impl<P: fmt::Debug> fmt::Debug for Pin<P> { fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result { fmt::Debug::fmt(&self.pointer, f) } } #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")] impl<P: fmt::Display> fmt::Display for Pin<P> { fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result { fmt::Display::fmt(&self.pointer, f) } } #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")] impl<P: fmt::Pointer> fmt::Pointer for Pin<P> { fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result { fmt::Pointer::fmt(&self.pointer, f) } } // Note: 这意味着 `CoerceUnsized` 允许从 `Deref<Target=impl !Unpin>` 的类型强制转换为 `Deref<Target=Unpin>` 的类型的任何隐含声音都是不正确的。 // 但是,由于其他原因,任何这样的提示可能都不合理,因此我们只需要注意不要让这样的提示降落在 std 中。 // // // #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")] impl<P, U> CoerceUnsized<Pin<U>> for Pin<P> where P: CoerceUnsized<U> {} #[stable(feature = "pin", since = "1.33.0")] impl<P, U> DispatchFromDyn<Pin<U>> for Pin<P> where P: DispatchFromDyn<U> {}