如何在 Rust 中创建*通用*零大小类型实例？

Question

如果该类型是泛型类型参数，如何创建零大小类型的实例？

(!) 我对“The Rustonomicon”9.10 提供的答案不感兴趣。处理零大小类型、片段Some(ptr::read(NonNull::<T>::dangling().as_ptr()))。

例如

fn get<T>() -> Option<T>
    if size_of::<T>() == 0 {  // If the type parameter T is a zero-sized type
        return Some< ??? >    // then return the instance of that type.
    // Otherwise return something different.

???我可以在上面的代码中放置什么来代替？

理想情况下，我希望此代码适用于作为 传递的任何零大小类型T，

• 无论该类型是否实现，Default
• 该类型是否是
  • 一个空结构体 ( struct Zst;, struct Zst{}),
  • 空元组 ( ())
  • 空或单值枚举 ( enum Zst;, enum Zst { TheOnlyValue })
  • 空数组( [u8; 0])
  • 任何其他零尺寸类型
  • 上面列出的组合（结构/数组/元组等）

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最终我需要以下内容：

impl<T> Iterator for RawIter<T> {   // Some generic code.
    type Item = T;
    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
        if size_of::<T>() == 0 {  // If the type parameter T is a zero-sized type
            Some< ??? >           // then return the instance of that type.

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更正

• 2023.12.05 19:00 PST：（
  ！）我对“The Rustonomicon”9.10 提供的答案不感兴趣。处理零大小类型，因为片段Some(ptr::read(NonNull::<T>::dangling().as_ptr()))（和*std::ptr::NonNull::<T>::dangling().as_ptr()）似乎以两种方式导致未定义的行为，请参阅此问题项 3.B (dangling ptr deref) 和 4 (uninit mem read)。
  仅供参考：@kmdreko，@chayim-friedman。
  似乎也std::mem::MaybeUninit::<T>::uninit().assume_init()有导致未定义行为的风险（uninit mem read），请参阅Should_init() 安全性和此问题第 4 项
  。仅供参考：@chayim-friedman、@ballpointben。
  在剩下的 2 个 @chayim-friedman 的项目中，似乎std::mem::zeroed::<T>()获胜，因为它比它的同义词短std::mem::MaybeUninit::<T>::zeroed().assume_init()。

Answer 1

构建 ZST 有多种可能的方法：

• std::mem::zeroed::<T>()
• std::mem::MaybeUninit::<T>::uninit().assume_init()
• std::mem::MaybeUninit::<T>::zeroed().assume_init()
• *std::ptr::NonNull::<T>::dangling().as_ptr()

ETC..

还有一个已接受的 API 更改提案，该conjure_zst()提案将成为构造 ZST 的方式，但在撰写本文时尚未实现。

但是，请注意，构造任意 ZST（或任何类型）是不合理的，因为类型可以携带不变量。例如，下面的代码是完全正确的：

pub struct ImpossibleToConstruct(());

impl ImpossibleToConstruct {
    pub fn cause_ub(self) {
        unsafe { std::hint::unreachable_unchecked() };
    }
}

但如果你提供一个get()函数来构造任意 ZST，用户就可以在安全代码中引发 UB：

get::<ImpossibleToConstruct>().cause_ub();

诚然，这个例子相当愚蠢，但是带有不变量的 ZST 有很多用例。

因此，如果你想提供这样的功能，它必须是unsafe（上面提到的将来应该填补的角色conjure_zst()）或受某些约束unsafe trait SafeToConjureZst（你可以提供一个#[derive]for，以使用户代码完全安全，但在这一点上你最好使用bytemuck::Podwithbytemuck::cast::<(), T>(())来安全地完成这一切）。