* const T和* mut T原始指针有什么区别？

Question

我正在编写一些不安全的Rust代码，因此我需要知道*const T和*mut T的确切区别。 我认为它像&T和&mut T （即你只是无法通过突变T通过&T ，周期），但是这似乎并没有这样的情况！

例如，指针包装器NonNull<T>的定义如下（ source ）：

pub struct NonNull<T: ?Sized> {
    pointer: *const T,
}

但是，可以通过as_ptr从此包装器获得*mut T ，其定义如下：

pub const fn as_ptr(self) -> *mut T {
    self.pointer as *mut T
}

该功能甚至没有标记为unsafe ！ 我不允许从&T强制转换为&mut T （有充分的理由！），但是显然可以强制转换这样的指针。

Nomicon在有关方差的章节中提到*const T和*mut T的方差不同：

• *const T ：协变
• *mut T ：不变

这是指针类型之间的唯一区别吗？ 在我看来，这很奇怪。

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指针类型之间到底有什么区别？ *mut T没有*const T限制吗？ 如果差异很小，那么在语言中同时包含两种指针类型的其他原因是什么？

Answer 1

*const T和*mut T之间的区别

毫不奇怪，可变和const原始指针之间的主要区别是，取消引用它们会产生可变的还是不变的位置表达式。 取消引用const指针会产生一个不变的位置表达式 ，取消引用一个可变指针会产生一个可变的表达式 。 根据语言参考 ，可变性的含义是：

对于要分配，可变借用，隐式可变借用或绑定到包含ref mut mutt的模式的场所表达式，它必须是可变的。

正如您已经指出的，const和可变指针之间的另一个区别是类型的差异，我认为这就是全部。

在可变和const指针之间进行转换

您可以在安全代码中将*const T转换为*mut T ，因为一旦取消引用指针，可变性的差异就变得很重要，并且反引用原始指针无论如何都是不安全的操作。 如果不强制转换为可变指针，则无法获得const指针指向的内存的可变位置表达式。

Rust可以对原始指针的可变性更加放松的原因之一是，与引用相比，它没有对原始指针的别名进行任何假设。 请参阅取消原始指针的语义是什么？ 有关更多详细信息。

为什么NonNull使用*const T ？

NonNull指针类型用作Box和Rc等智能指针的构造块。 这些类型公开了遵循常规Rust引用规则的接口-只有通过拥有或可变引用智能指针本身，才可以更改指针，并且只能通过借用智能指针本身来获得对指针的共享引用。 。 这意味着这些类型是协变的是安全的，只有在NonNull是协变的情况下才有可能，这又意味着我们需要使用*const T而不是*mut T 。

如果语言如此相似，为什么它们包含两种不同的指针？

让我们考虑一下替代方案。 如果只有一个指针类型，则必须是可变指针–否则我们将无法通过原始指针进行任何修改。 但是该指针类型也需要是协变的，因为否则我们将无法构建协变智能指针类型。 （始终可以通过在结构中包含PhantomData<some invariant type>来放弃协方差，但是一旦您的结构之一被其成员变为不变，就无法再次使其协变。）由于可变引用是不变的，此虚构指针类型的行为将有些令人惊讶。

另一方面，具有两种不同的指针类型可以很好地类似于引用：const指针是协变的，并且对不可变的位置表达式的引用，就像共享引用一样；可变指针是不变的，并且对可变的位置表达式的引用，就像可变的一样参考。

我只能推测这是否是设计该语言的真正原因，因为我找不到有关该主题的任何讨论，但是这个决定对我来说似乎并不合理。