如何将 `Vec<u8>` 转换为不同的结构，并删除 Vec，同时拥有其他结构的所有权

Question

我有一个从磁盘读取

Vec<u8>

的函数，我想将其解释为 ext2 超级块（这是一个打包结构）。

所以我用了：

unsafe {&*(raw_super.as_ptr() as *const Super block)}

问题是当函数返回时

Vec

被丢弃，所以超级块只有0s

我想要一种将 Vec 转换为超级块并拥有超级块中的数据的方法，如果可能的话，需要小的成本抽象

Answer 1

正如其他人之前在评论中指出的那样，您必须首先断言几个先决条件：

• 字节序正确（ext2 使用小字节序）

• u8

  和

  SuperBlock

  的对齐方式是相同的（但是

  u8

  和

  #[repr(packed)]

  结构总是满足

  packed

  隐式地

  packed(1)

  ）

• Vec<u8>

  （它是

  len()

  ）的大小与

  SuperBlock

的大小相同
• 结构体中字段的顺序是已知的，并且与指定的相同

  ext2

因此您可以将

Vec<u8>

转换为

Box<SuperBlock>

，如下所示：

// `C` so the order of the fields in memory is known
// `packed` so the alignment is 1 and there is no padding
#[repr(C, packed)]
pub struct SuperBlock {
    foo: u16,
    bar: u32,
}

// ext2 superblocks are always little endian, so this works only for those platforms
#[cfg(target_endian = "little")]
impl SuperBlock {
    /// ## Errors
    /// Returns the vector unchanged when it's length isn't exactly the size of a `SuperBlock`
    pub fn from_vec(v: Vec<u8>) -> Result<Box<Self>, Vec<u8>> {
        if v.len() != std::mem::size_of::<SuperBlock>() {
            return Err(v);
        }
        // SAFETY:
        // `#[repr(packed)] structs have an alignment of 1, the same as u8
        // v.len() and size_of::<SuperBlock>() are the same as asserted above
        Ok(unsafe { Box::from_raw(Box::into_raw(v.into_boxed_slice()).cast::<SuperBlock>()) })
    }
}

游乐场

_{从技术上讲，这不会drop}

Vec

，而是为返回的

Box<SuperBlock>

重用相同的分配

Answer 2

您可以使用出色的

bytemuck

板条箱将

Vec<u8>

中的数据安全地转换为

SuperBlock

。例如：

use bytemuck::{Pod, Zeroable};

#[derive(Copy, Clone, Pod, Zeroable)]
#[repr(C, packed)]
pub struct SuperBlock {
    foo: u16,
    bar: u32,
}

pub struct OwnedSuperBlock {
    data: Vec<u8>,
}

impl OwnedSuperBlock {
    pub fn new(data: Vec<u8>) -> Self {
        OwnedSuperBlock { data }
    }

    pub fn as_super_block(&self) -> &SuperBlock {
        bytemuck::from_bytes(&self.data)
    }
}

游乐场

由于

bytemuck::Pod

特征和派生宏提供的保证，此代码不使用不安全。它们确保将向量中的字节转换为

&SuperBlock

是安全的，同时还检查字节大小是否正确。最后，整个事情是零复制的，并且涉及最小的运行时成本（仅是数据大小检查）。