为什么rust通过Box方法在堆上传递数据不是很可靠？

Question

我想将结构数据传递给我自己的dll。为了确保数据不被丢弃，我使用

Box

将结构体移动到堆中，并通过

Box::into_raw

获取指针。不幸的是，有时当我从 dll 打印数据时会遇到一些“错误”。这很奇怪，因为ERROR随机发生。 我的

dll

代码如下：

#[repr(C)]
#[derive(Debug, Clone)]
pub enum MyValue {
    Bool(bool),
    String(*const i8),
}

#[repr(C)]
#[derive(Debug, Clone)]
pub struct StoreData {
    values: *const MyValue,
}

#[no_mangle]
extern "C" fn read_data(data: *const StoreData) {
    println!(" ");
    println!("==== in dll ====");
    println!("01 {:?}", data);
    unsafe {
        println!("02 {:?}", *(*data).values);
        // let MyValue::String(value) = *(*data).values.offset(0);
        let MyValue::String(value) = *(*data).values.offset(0) else {
            panic!("Dll Error")
        };
        println!("03 {:?}", value);
    };
    do something...
}

我的

main

代码如下，我使用

libloading =“0.8.4”

来加载我的dll：

use libloading::{Library, Symbol};
use std::ffi::CString;

#[repr(C)]
#[derive(Debug, Clone)]
pub enum MyValue {
    Bool(bool),
    String(*const i8),
}

#[repr(C)]
#[derive(Debug, Clone)]
pub struct StoreData {
    values: *const MyValue,
}

#[repr(C)]
#[derive(Debug, Clone)]
pub struct EntryPoint {}

impl EntryPoint {
    pub fn init(values: Vec<String>) -> StoreData {
        let mut container = Vec::new();

        for var in values {
            let c_var = CString::new(var.as_str()).unwrap();
            container.push(MyValue::String(c_var.into_raw() as *const i8));
        }

        StoreData {
            values: container.as_ptr(),
        }
    }

    pub fn call_dll(values: *mut StoreData) {
        type DLLFUNC = extern "C" fn(data: *const StoreData);
        unsafe {
            let lib = Library::new("something_dll.dll").unwrap();
            let func: Symbol<DLLFUNC > = lib.get(b"read_data").unwrap();

            func(values);

            lib.close().unwrap()
        }
    }
}

fn main() {
    let values = vec![String::from("hello"), String::from("world")];
    let sd = EntryPoint::init(values);

    let sd_addr = Box::into_raw(Box::new(sd));

    println!("==== main func get data ====");
    println!("01 {:?}", sd_addr);
    unsafe {
        println!("02 {:?}", *(*sd_addr).values);
        // let MyValue::String(value) = *(*sd_addr).values.offset(0);
        let MyValue::String(value) = *(*sd_addr).values.offset(0) else {
            panic!("main ERROR")
        };
        println!("03 {:?}", value);
    };

    EntryPoint::call_dll(sd_addr);
    unsafe {
        let _ = Box::from_raw(sd_addr);
    }
}

ERROR

信息如下：

note: Some details are omitted, run with `RUST_BACKTRACE=full` for a verbose backtrace.
fatal runtime error: Rust cannot catch foreign exceptions
error: process didn't exit successfully: `target\debug\entry_point.exe` (exit code: 0xc0000409, STATUS_STACK_BUFFER_OVERRUN)

我发现当这个

ERROR

发生时，数据的struct内存地址确实发生了变化，像这样：

==== main func get data ====
01 0x18f89dfe7f0
02 String(0x18f89dfe810)   <- value real address.
03 0x18f89dfe810

==== in dll ====
01 0x18f89dfe7f0
02 String(0x18f89dfc2a0)   <- value address has been changed.

我尝试在我的

MyValue

中只保留一个枚举值，如下所示：

#[repr(C)]
#[derive(Debug, Clone)]
pub enum MyValue {
    // Bool(bool),          <- comment out Bool
    String(*const i8),
}

我从 dll 打印的值始终是正确的。但我必须保留 

MyValue::Bool

因为我需要将一些 bool 类型值传递给我的 dll 来执行某些操作。 我不明白为什么会出现这个问题。在我的印象中，

Box

是一个非常可靠的工具，可以在 Rust 中维护数据的生命周期和所有权。有谁知道发生了什么事吗？我应该如何优化我的代码？

Answer 1

EntryPoint::init

及之后使用原始指针而导致了 UB。

实际上，当我尝试重现该问题时，我有另一个输出：

==== main func get data ====
01 0x55686e047a30
02 Bool(true)
thread 'main' panicked at app/src/main.rs:59:13:
main ERROR

 ...也就是说，我没有得到与我刚刚编写的相同的枚举变体。这严重暗示了某种未定义的行为，而且确实存在一种。

当您在

StoreData

末尾创建

EntryPoint::init

时，您使用

container.as_ptr

，它需要

&self

- 也就是说，它借用

Vec

，而不是消耗它。因此，

container

仍然在函数末尾的范围内，并且没有作为其返回值的一部分移出它 - 因此它被删除，并且

sd.values

变得悬空；取消引用它现在是释放后使用，并且可能会导致任何结果。您可以尝试这种方法：

StoreData {
    values: Box::into_raw(container.into_boxed_slice()) as *const _,
}

（最后一个 

as *const _

是必要的，因为

Box::into_raw

返回

*mut _

）。在这种情况下，

Box

实际上被泄漏了（尽管您可以稍后重建它），并且可以自由使用相应的指针（当然，只要您确保访问同步并遵循引用别名规则）。