Rust 生态蜜蜂｜Unsafe Rust 系列 Part 1 : 概念基石-安全性和有效性不变量

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Unsafe Rust 系列文章是对 Unsafe Rust 的系统性探索。本文为第一篇。

安全性不变量和有效性不变量是 Rust 安全抽象的基石，我们每一个 Rust 开发者，即便你不会接触 Unsafe Rust ，也都应该了解这些基础概念。

引子

在学习 Ferrocene Rust 语言规范^[1] 的 类型和 trait 部分，谈到函数指针的时候说“函数指针类型的有效性不变量是它不能为空”，但是我认为这句话应该是“函数指针类型的安全性不变量是它不能为空”。我给 Ferrocene Rust 语言规范仓库提交了 PR ^[2]对此进行修改，然而遇到了反驳，对方认为“有效性不变量”是正确的。到底哪种正确，让我们通过这篇文章来探索一下，欢迎读者朋友参与讨论。

本文参考 Ralfj 的文章「两类不变量」^[3]来梳理这两个概念，并且拿 Rust for linux 中真实代码案例进一步学习，最后解决上述学习 Ferrocene Rust 语言规范中遇到的问题。

安全性不变量

安全性不变量：确保安全代码无论做什么都可以安全地进行，即，在对相关数据操作时不能引起未定义行为。也就是说，在 Safe Rust 代码中每一个类型 T 下的数据都是安全的，这些数据满足安全性不变量。

比如，当你写一个函数 fn foo(x:bool) 时，你可以假设 x 是安全的，它要么是 true，要么是false，不会出现第三个值。同时也意味着对 x:bool 的任何安全操作都是安全的，不会碰到未定义行为（UB）。

再看看更多的类型。