PhantomData 在 Rust 中究竟是如何工作的？

Question

我发现PhantomData中 PhantomData 的概念相当混乱。 我在基于 FFI 的代码中广泛使用它来限制 object 的生命周期，但我仍然不确定我是否正确执行。

这是我经常最终使用它的人为示例。 例如，我不希望MyStruct的实例比Context的实例寿命长：

// 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);

    // ...
}

我不太明白以下内容：

1. 这个marker: PhantomData的东西，在语法上？ 我的意思是，它看起来不像构造函数，我希望它是PhantomData{}或PhantomData()之类的东西。

2. 出于生命周期跟踪的目的， PhantomData甚至关心marker声明中的实际类型？ 我尝试将其更改为PhantomData<&'a usize> ，它仍然有效。

3. 在MyStruct::new()方法的声明中，如果我忘记为context参数显式指定'a生命周期， PhantomData的魔力就会消失，并且可以在MyStruct之前删除Context 。 这是相当阴险的； 编译器甚至没有给出警告。 那么它分配给marker的生命周期是多少，为什么？

4. 与上一个问题相关； 如果有多个输入参考 arguments 可能具有不同的生命周期， PhantomData如何确定使用哪个生命周期？

Answer 1

这个marker: PhantomData的东西，在语法上？ 我的意思是，它看起来不像构造函数，我希望它是PhantomData{}或PhantomData()之类的东西。

您可以定义一个零字段结构，如下所示：

struct Foo;

并像这样创建它的一个实例：

let foo: Foo = Foo;

类型和值都命名为Foo 。

出于生命周期跟踪的目的， PhantomData甚至关心标记声明中的实际类型？ 我尝试将其更改为PhantomData<&'a usize> ，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错误（参见源代码）。 这个行为是通过#[lang = "phantom_data"]属性启用的，它只是为此目的在编译器中的一个钩子。

在MyStruct::new()方法的声明中，如果我忘记为context参数显式指定'a生命周期， PhantomData的魔力就会消失，并且可以在MyStruct之前删除Context 。 这是相当阴险的； 编译器甚至没有给出警告。 那么它分配给marker的生命周期是多少，为什么？

PhantomData可以让您告诉编译器信息它无法自行推断，因为该信息是关于您不直接使用的类型。 由您为编译器提供正确的信息。

在MyStruct::new()方法的声明中，如果我忘记为context参数显式指定'a生命周期， PhantomData的魔力就会消失，并且可以在MyStruct之前删除Context 。 这是相当阴险的； 编译器甚至没有给出警告。 那么它分配给marker的生命周期是多少，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，并且准确地表达该信息取决于您。 请注意，即使您错误地表达了约束，如果您也有unsafe的代码，也只能引入 memory 不安全。 在PhantomData中正确表达生命周期是围绕不安全代码创建安全抽象的一部分。