PhantomData究竟是如何在Rust中工作的

Question

我发现Rust中PhantomData的概念非常令人困惑。我在基于FFI的代码中广泛使用它来约束对象的生存期，但我仍然不确定我是否正确。

下面是一个我经常使用它的人为示例。例如，我不希望MyStruct的实例比Context:的实例更长寿

// 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);
// ...
}

我不太理解以下内容：

1. 从语法上讲，marker: PhantomData到底是什么？我的意思是，它看起来不像构造函数，我希望它像PhantomData{}或PhantomData()。

2. 出于寿命跟踪的目的，PhantomData是否关心marker声明中的实际类型？我试着把它改成PhantomData<&'a usize>，它仍然有效。

3. 在我的MyStruct::new()方法的声明中，如果我忘记为context参数显式指定'a生存期，那么PhantomData的魔力就会消失，在MyStruct之前删除Context就可以了。这是相当阴险的；编译器甚至不会发出警告。那么它给marker分配了什么寿命，为什么？

4. 与上一个问题有关；如果有多个具有潜在不同生存期的输入引用参数，PhantomData如何确定使用哪个生存期？

Answer 1

marker: PhantomData在语法上到底是什么？我的意思是，它看起来不像构造函数，我希望它像PhantomData{}或PhantomData()。

您可以定义一个零字段结构，如下所示：

struct Foo;

并创建一个这样的实例：

let foo: Foo = Foo;

类型和值都命名为Foo。

为了跟踪生存期，PhantomData是否关心标记声明中的实际类型？我尝试将其更改为PhantomData<&'a usize>，但它仍然有效。

PhantomData没有什么特别之处，只是它的类型参数未使用不是一个错误(请参阅源代码(。此行为是通过#[lang = "phantom_data"]属性启用的，它只是编译器中用于此目的的挂钩。

在我的MyStruct::new()方法的声明中，如果我忘记为context参数显式指定'a生存期，PhantomData的魔力就会消失，在MyStruct之前删除Context就可以了。这是相当阴险的；编译器甚至不会发出警告。那么它给marker分配了什么寿命，为什么？

PhantomData可以让您告诉编译器信息，它无法推断自己，因为这些信息是关于您没有直接使用的类型的。这取决于你给编译器正确的信息。

在我的MyStruct::new()方法的声明中，如果我忘记为context参数显式指定'a生存期，那么PhantomData的魔力就会消失，在MyStruct之前删除Context就可以了。这是相当阴险的；编译器甚至不会发出警告。那么marker的寿命是多少，为什么？

我不完全确定我是否理解这个问题。PhantomData不做任何事情——它只是一种向编译器传达您正在以某种方式使用数据的方式，由您准确地表达信息。请注意，即使您不正确地表达了约束，只有当您也有unsafe代码时，才有可能引入内存不安全。在PhantomData中正确表达生存期是围绕不安全代码创建安全抽象的一部分。