如何将'struct'转换为'&[u8]'？

Question

我想通过一个发送我的结构TcpStream.我可以发送String或u8,但我不能发送任意结构.例如:

struct MyStruct {
    id: u8,
    data: [u8; 1024],
}

let my_struct = MyStruct { id: 0, data: [1; 1024] };
let bytes: &[u8] = convert_struct(my_struct); // how??
tcp_stream.write(bytes);

收到数据后,我想转换&[u8]回来MyStruct.如何在这两种表示之间进行转换？

我知道Rust有一个用于序列化数据的JSON模块,但是我不想使用JSON,因为我想尽可能快地发送数据,所以我想要没有或只是非常小的开销.

Answer 1

使用stdlib和通用函数可以完成正确大小的结构作为零复制字节.

在下面的示例中,有一个可重用的函数,any_as_u8_slice而不是convert_struct,因为这是一个包装转换和切片创建的实用程序.

请注意,问题是关于转换,此示例创建一个只读片,因此具有不需要复制内存的优点.

下面是一个基于这个问题的工作实例:

unsafe fn any_as_u8_slice<T: Sized>(p: &T) -> &[u8] {
    ::std::slice::from_raw_parts(
        (p as *const T) as *const u8,
        ::std::mem::size_of::<T>(),
    )
}

fn main() {
    struct MyStruct {
        id: u8,
        data: [u8; 1024],
    }
    let my_struct = MyStruct { id: 0, data: [1; 1024] };
    let bytes: &[u8] = unsafe { any_as_u8_slice(&my_struct) };
    // tcp_stream.write(bytes);
    println!("{:?}", bytes);
}

注1)即使第三方板条箱在某些情况下可能更好,但这是一个原始操作,它对于知道在Rust中如何做有用.

注2)在撰写本文时(Rust 1.15),不支持const函数.一旦有,就可以投射到固定大小的数组而不是切片.

注3)该any_as_u8_slice函数被标记,unsafe因为任何填充字节struct可能是未初始化的内存(给出未定义的行为).如果有一种方法可以确保输入参数只使用了结构#[repr(packed)],那么它可能是安全的.

否则该函数是相当安全的,因为它可以防止缓冲区溢出,因为输出是只读的,固定的字节数,并且它的生命周期绑定到输入.
如果你想要一个返回a的版本&mut [u8],这将是非常危险的,因为修改可能很容易创建不一致/损坏的数据.

Answer 2

(Renato Zannon对类似问题的评论无耻地被盗)

也许像bincode你的情况一样的解决方案？这是一个有效的摘录:

Cargo.toml

[package]
name = "foo"
version = "0.1.0"
authors = ["An Devloper <an.devloper@example.com>"]

[dependencies]
serde_derive = "1.0.34"
bincode = "1.0.0"
serde = "1.0.34"

main.rs

extern crate bincode;
#[macro_use]
extern crate serde_derive;
extern crate serde;

use std::fs::File;

#[derive(Serialize, Deserialize)]
struct A {
    id: i8,
    key: i16,
    name: String,
    values: Vec<String>,
}

fn main() {
    let a = A {
        id: 42,
        key: 1337,
        name: "Hello world".to_string(),
        values: vec!["alpha".to_string(), "beta".to_string()],
    };

    // Encode to something implementing Write
    let mut f = File::create("/tmp/output.bin").unwrap();
    bincode::serialize_into(&mut f, &a).unwrap();

    // Or just to a buffer
    let bytes = bincode::serialize(&a).unwrap();
    println!("{:?}", bytes);
}

然后,您就可以在任何地方发送字节.我假设您已经意识到天真地发送字节的问题(如潜在的字节序问题或版本控制),但我会在以下情况下提及它们^ _ ^.

Answer 3

您可以使用bytemuck板条箱安全地完成此操作：

#[derive(bytemuck::NoUninit, Clone, Copy)]
#[repr(C)]
struct MyStruct {
    id: u8,
    data: [u8; 1024],
}

let my_struct = MyStruct { id: 0, data: [1; 1024] };
let bytes: &[u8] = bytemuck::bytes_of(&my_struct);
tcp_stream.write(bytes);

请注意，这要求结构为Copyand #[repr(C)]or #[repr(transparent)]。