30天拿下Rust之unsafe代码

概述

在Rust语言的设计哲学中，“安全优先” 是其核心原则之一。然而，在追求极致性能或者与底层硬件进行交互等特定场景下，Rust提供了unsafe关键字。unsafe代码允许开发者暂时脱离Rust的安全限制，直接操作内存和执行低级操作。虽然unsafe代码在某些情况下是必要的，但使用它时必须格外小心，以避免引入难以调试的内存错误。

什么是unsafe代码

在Rust中，unsafe关键字用于标记那些可能破坏Rust的内存安全保证的代码块，使用unsafe关键字编写的代码块或函数被称为unsafe代码。unsafe代码允许程序员执行诸如裸指针操作、类型转换和直接内存访问等低级别操作。由于这些操作可能导致未定义行为或内存安全漏洞，Rust编译器不会对它们进行常规的安全性检查。

unsafe代码主要用于以下三个场景。

性能优化：在某些性能关键的应用中，程序员可能会选择使用unsafe代码来绕过Rust的一些安全检查，以获得更高的性能。

底层系统编程：在操作系统开发、设备驱动或嵌入式系统编程中，可能需要直接操作硬件或使用特定的内存布局，这时就需要使用unsafe代码。

与C语言库交互：当使用Rust调用C语言编写的库时，可能需要执行一些不安全的操作来正确地管理内存和调用约定。

在Rust中，unsafe代码的使用主要涉及以下三个方面：使用裸指针、使用外部函数接口、实现不安全Trait，下面分别进行介绍。

使用裸指针

在Rust中，裸指针是一种可以绕过Rust的常规所有权和借用检查机制的低级工具。它允许程序员直接操作内存地址，从而进行更为底层和灵活的操作。然而，正因为裸指针绕过了R