問題

バイト列として読み込んだバッファを、適当な型の配列にしたい、というケースがある。C言語なら有無を言わさずポインタでキャストかけてしまえばいい。例えば、16バイトのバイトバッファを32ビット整数の配列とみなすには以下のように書けばいい。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>


int main(){
    char * buffer = malloc(16);
    for (int i = 0; i < 8; i++)
        buffer[i] = (char)i;

    int32_t *p = (int32_t *)buffer;
    printf("%d %d\n", p[0], p[1]);

    free(buffer);
}

なんてすっきり。これがRustだとどうなるか。

回答

割に簡単に書ける。

use std::mem::ManuallyDrop;

fn main() {
    let mut buffer = Vec::with_capacity(8);
    for i in 0..8 {
        buffer.push(i as u8);
    }

    let buffer = ManuallyDrop::new(buffer);
    let boxed_array: Box<[i32]> = unsafe {
        Box::from_raw(buffer.as_ptr() as *mut [i32; 2])
    };

    for i in 0..2 {
        println!("{:}", boxed_array[i]);
    }
    println!("{:p}, {:p}", buffer.as_ptr(), boxed_array.as_ptr());
}

バイトバッファは、Vecで表現している。最後の行で同じ領域を指していることを確認している。

ポイントは2つ。

バイトバッファポインタを取り出して、Box<[i32]> を作る。
- Vecからrawポインタを取り出す。これはsafeで as_ptr() で取得できる。
- rawポインタを使ってBoxされた配列を作る。これは当然unsafeなのでunsafeブロック内で、Box::from_raw を使う。この際に配列のサイズを指定しなければならない。
これだけだと、buffer と vec_intが同じメモリ領域を参照しているので、ブロックから抜けるときにdouble free になる。
- なので、ManuallyDrop を使って buffer をラップしておく。こうすると、bufferをドロップするときに、メモリを開放しなくなる。所有権が boxed_arrayに移ったことになる。

実際、ManuallyDrop の行をコメントアウトすると、

rust_buffer_test(64289,0x203af3ac0) malloc: Double free of object 0x158f04360
rust_buffer_test(64289,0x203af3ac0) malloc: *** set a breakpoint in malloc_error_break to debug

というエラーがでる。

問題点

Rustの配列は固定長で、コンパイル時に長さが決まっている必要がある。ここでは配列長が2だったが、任意の式をここに書くことはできない。
Sliceを作ることはできるのだけど、Sliceだと所有権を引き継ぐことができないので、やりたいこととはやや違う。うーん。
Sliceからto_vec でVectorをつくるとコピーしてしまう。通信バッファだと思うとこれはうまくない。
なにかいい方法がありそうなものだが。直接ポインタからvectorを作る方法がありそうな。。

追記

と思ったら、普通にあった。Vec::from_raw_parts でよい。この場合も所有権が渡るので ManuallyDrop は必須。

use std::mem::ManuallyDrop;
use std::vec::Vec;

fn main() {
    let mut buffer = Vec::with_capacity(8);
    for i in 0..8 {
        buffer.push(i as u8);
    }

    let buffer = ManuallyDrop::new(buffer);
    let len = buffer.len() / 4;
    let int_vec: Vec<i32> = unsafe {
        Vec::from_raw_parts(buffer.as_ptr() as *mut i32, len, len)
    };

    for i in 0..2 {
        println!("{:}", int_vec[i]);
    }
    println!("{:p}, {:p}", buffer.as_ptr(), int_vec.as_ptr());
}

Rust でバッファを型変換

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