PhantomData 在 Rust 中究竟是如何工作的？

Question

我发现PhantomDataRust 中的概念非常混乱。我广泛使用它来限制基于 FFI 的代码中的对象生命周期，但我仍然不确定我是否正确执行此操作。

这是我经常如何使用它的人为示例。例如，我不希望 的实例MyStruct比 的实例寿命更长Context：

// FFI declarations and types
mod ffi {
    use std::ffi::c_void;
    pub type handle_t = *const c_void;
    // ...
}

// A wrapper structure for some context created and maintained
// inside the C library
struct Context {
    // ...
}

// Handle is only valid as long as the Context is alive.
// Hence, I use the PhantomData marker to constrain its lifetime.
struct MyStruct<'a> {
    marker: PhantomData<&'a Context>,
    handle: ffi::handle_t,
}

impl<'a> MyStruct<'a> {
    fn new(context: &'a Context) -> Self {
        let handle: ffi::handle_t = context.new_handle();
        MyStruct {
            marker: PhantomData,
            handle
        }
    }
}

fn main() {
    // Initialize the context somewhere inside the C library
    let ctx = Context::new(unsafe {ffi::create_context()});

    // Create an instance of MyStruct
    let my_struct = MyStruct::new(&ctx);

    // ...
}

我不太明白以下内容：

1. 这东西到底是marker: PhantomData什么，在语法上？我的意思是，它看起来不像一个构造函数，我希望它像PhantomData{}or 那样PhantomData()。

2. 出于生命周期跟踪的目的，PhantomData甚至不关心marker?声明中的实际类型？我尝试将其更改为PhantomData<&'a usize>，它仍然有效。

3. 在我的MyStruct::new()方法的声明中，如果我忘记明确指定参数的'a生命周期context， 的魔力就会PhantomData消失，并且可以Context在MyStruct. 这是非常阴险的；编译器甚至不发出警告。那么它分配给什么生命周期marker，为什么？

4. 与上一个问题相关；如果存在多个生命周期可能不同的输入引用参数，如何PhantomData确定使用哪个生命周期？

Answer 1

这东西到底是marker: PhantomData什么，在语法上？我的意思是，它看起来不像一个构造函数，我希望它像PhantomData{}or 那样PhantomData()。

您可以定义一个零字段结构，如下所示：

struct Foo;

并像这样创建它的一个实例：

let foo: Foo = Foo;

类型和值都命名为Foo。

出于生命周期跟踪的目的，PhantomData甚至关心标记声明中的实际类型吗？我尝试将其更改为PhantomData<&'a usize>，它仍然有效。

没有什么特别之处，PhantomData只是它的类型参数未使用不是错误（请参阅源代码）。此行为通过#[lang = "phantom_data"]属性启用，该属性只是编译器中用于此目的的一个钩子。

在我的MyStruct::new()方法的声明中，如果我忘记明确指定参数的'a生命周期context， 的魔力就会PhantomData消失，并且可以Context在MyStruct. 这是非常阴险的；编译器甚至不发出警告。那么它分配给什么生命周期marker，为什么？

PhantomData是否可以让您告诉编译器信息它无法自行推断，因为该信息是关于您没有直接使用的类型。由您来为编译器提供正确的信息。

在我的MyStruct::new()方法的声明中，如果我忘记明确指定参数的'a生命周期context， 的魔力就会PhantomData消失，并且可以Context在MyStruct. 这是非常阴险的；编译器甚至不发出警告。那么它分配给什么生命周期marker，为什么？

我不完全确定我是否理解这个问题。PhantomData没有做任何事情-它只是一个给你以某种方式使用数据，它是由你来准确地表达信息的编译器沟通的方式。请注意，即使您错误地表达了约束，也只有在您也有unsafe代码的情况下才有可能引入内存不安全。正确表达生命周期PhantomData是围绕不安全代码创建安全抽象的一部分。