是否可以在编译时确保给定结构在程序生命周期中的任何给定时间点最多只存在一次

Question

我正在包装一个旧的C库，它要求某些对象在程序执行期间的任何给定时间点只存在一次。

在Rust中，是否可以保证结构在编译时的这种行为？

或者我应该研究一下，如何创建singleton，并可能传递Arc<MyWrapperStruct>？

我已经研究过std::sync::Once，但它看起来像是一个工具，可以创建类似于singleton的东西，或者确保在应用程序生命周期中最多发生一次。

MyWrapperStruct被多次实例化是完全可以的，但编译器应该确保MyWrapperStruct永远不会同时存在(不同的线程(或在同一范围内，以某种方式存在两次。

MyWrapperStruct的后续实例是合法的，只要之前的实例已被删除并超出范围即可。

示例

pub struct MyWrapperStruct<'base> {
pub base: &'base mut libc::c_void,
}
impl<'base> MyWrapperStruct<'base> {
pub fn new(logfile: &str) -> MyWrapperStruct<'base> {
let string = CString::new(logfile).unwrap();
let mut base: &mut libc::c_void;
unsafe {
base = &mut *ptr::null_mut();
// c-call here
call_to_c_lib(&mut base, string.as_ptr());
}
MyWrapperStruct { base }
}
}
fn should_not_compile() {
MyWrapperStruct::new("log1.txt");
MyWrapperStruct::new("log2.txt");
}
fn should_compile() {
{
MyWrapperStruct::new("log1.txt");
}
{
MyWrapperStruct::new("log2.txt");
}
}

Answer 1

编译时不能这样做，但在运行时，可以使用相对简单的原子跟踪器来完成。

use std::sync::atomic::{AtomicBool, Ordering};
static INSTANCE_EXISTS: AtomicBool = AtomicBool::new(false);
pub struct MyStruct {}
impl MyStruct {
pub fn try_new() -> Result<Self, &'static str> {
if !INSTANCE_EXISTS.compare_and_swap(false, true, Ordering::SeqCst) {
// Placeholder for C-side create object code
Ok(MyStruct {})
} else {
Err("Instance of MyStruct currently exists")
}
}
}
impl Drop for MyStruct {
fn drop(&mut self) {
// C-side destroy object code here
INSTANCE_EXISTS.store(false, Ordering::Release);
}
}

请注意，如果MyStruct的创建可能失败，您将需要做一些额外的记账来撤销锁定或破坏锁定(即向程序发出灾难性故障的信号，并且无法创建新的MyStruct(。

作为解决特定问题的一个小插曲，持有指向C端值的唯一指针是所有权，而不是引用。它基本上只是一个Box。您不希望在那里有生存期或引用，而是希望直接保存原始指针，很可能是NonNull。