* const T和* mut T原始指针有什么区别？

Question

我正在编写一些不安全的Rust代码，因此我需要知道*const T和之间的确切区别*mut T。我以为是&T和&mut T（即，您T不能通过&T，句号进行变异），但事实并非如此！

例如，指针包装器NonNull<T>的定义如下（source）：

pub struct NonNull<T: ?Sized> {
    pointer: *const T,
}

但是，可以*mut T通过as_ptr定义从以下包装器获取一个：

pub const fn as_ptr(self) -> *mut T {
    self.pointer as *mut T
}

该功能甚至没有标记为unsafe！我不允许强制从转换&T为&mut T（出于充分的理由！），但显然像这样强制转换指针是可以的。

该Nomicon提到了关于方差章是*const T和*mut T方差有所不同：

• *const T：协变
• *mut T：不变的

这是指针类型之间的唯一区别吗？在我看来，这很奇怪。

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指针类型之间到底有什么区别？是否有限制，*const T那*mut T没有？如果差异很小：在语言中同时包含两种指针类型的其他原因是什么？

Answer 1

*const T和之间的区别*mut T

mutable 和 const 原始指针之间的主要区别在于，解引用它们是否会产生可变或不可变的位置表达式，这并不奇怪。取消引用一个 const 指针会产生一个不可变的位置表达式，取消引用一个可变指针会产生一个可变的位置表达式。根据语言参考，可变性的含义是：

对于要分配给、可变借用、隐式可变借用或绑定到包含ref mut它的模式的位置表达式，它必须是可变的。

正如您已经指出的那样，常量指针和可变指针之间的另一个区别是类型的差异，我认为这就是全部。

可变指针和常量指针之间的转换

您可以在安全代码中将 a 强制转换*const T为 a *mut T，因为可变性的差异仅在您取消引用指针后才变得相关，而取消引用原始指针无论如何都是不安全的操作。如果不转换为可变指针，则无法获得 const 指针指向的内存的可变位置表达式。

与引用相比，Rust 对原始指针的可变性更加宽松的一个原因是，它没有对原始指针的别名做任何假设。请参阅取消引用原始指针的语义是什么？了解更多详情。

为什么在NonNull使用*const T？

的NonNull指针类型被用作构建块像智能指针Box和Rc。这些类型公开遵循通常的 Rust 引用规则的接口——指针的变异只能通过智能指针本身的所有权或可变引用来实现，而对指针的共享引用只能通过借用智能指针本身来获得. 这意味着这些类型协变是安全的，这只有在协变时才有可能NonNull，这意味着我们需要使用 a*const T而不是 a *mut T。

如果语言如此相似，为什么要包含两种不同类型的指针？

让我们考虑一下替代方案。如果只有一个指针类型，它必然需要是可变指针——否则我们将无法通过原始指针修改任何内容。但是该指针类型也需要是协变的，否则我们将无法构建协变智能指针类型。（总是可以通过PhantomData<some invariant type>在结构中包含 a 来放弃协变，但是一旦您的结构被其成员之一呈现为不变，就无法再次使其协变。）由于可变引用是不变的，因此这个虚构的行为指针类型会有些令人惊讶。

另一方面，有两种不同的指针类型可以很好地类比引用：const 指针是协变的，并且解引用到不可变的位置表达式，就像共享引用一样，可变指针是不变的并且解引用到可变的位置表达式，就像可变的一样参考。

我只能推测这些是否是语言设计的实际原因，因为我找不到关于该主题的任何讨论，但这个决定对我来说似乎并不合理。