Unsafe Rust 随堂小测（一）

本卷总分为 100 分，时间 30 分钟。
开卷考试，资料仅限 Rust 标准库文档，禁止访问外部网站。
本卷不附带标准答案，完成后请自行订正。
第 1 题

以下 bytes_of 函数为什么是不健全(unsound)的？（30分）
/// !!!unsound!!!
pub fn bytes_of<T>(val: &T) -> &[u8] {
let len: usize = core::mem::size_of::<T>();
let data: *const u8 = <*const T>::cast(val);
unsafe { core::slice::from_raw_parts(data, len) }
}
第 2 题

以下 Memory trait 的 as_bytes 方法为什么是不健全的？（30分）

2022-06-24 修改：原题面赋分过大，增加了对修复方案的要求。
以下 Memory trait 的 as_bytes 方法为什么是不健全的？（10分）
请提出至少两种修复方案，使该 trait 健全。(20分)
pub trait Memory {
fn addr(&self) -> *const u8;

fn length(&self) -> usize;

/// !!!unsound!!!
fn as_bytes(&self) -> &[u8] {
      let data: *const u8 = self.addr();
      let len: usize = self.length();
      unsafe { core::slice::from_raw_parts(data, len) }
}
}
第 3 题

以下 alloc_for 函数为什么是不健全的？（10分）
请写出修复方案，不能改变函数签名。（10分）
/// !!!unsound!!!
pub fn alloc_for<T>() -> *mut u8 {
let layout = std::alloc::Layout::new::<T>();
unsafe { std::alloc::alloc(layout) }
}
第 4 题

以下 read_to_vec 函数为什么是不健全的？（10分）。
请写出修复方案，不能改变函数签名。（10分）
use std::io;

/// !!!unsound!!!
pub fn read_to_vec<R>(mut reader: R, expected: usize) -> io::Result<Vec<u8>>
where
R: io::Read,
{
let mut buf: Vec<u8> = Vec::new();
buf.reserve_exact(expected);
unsafe { buf.set_len(expected) };
reader.read_exact(&mut buf)?;
Ok(buf)
}

3tuol · 2022-6-26 02:25:18

T1：内部可变性T2：不正确的addr和length会破坏内存安全T3：zst，特判T4：可能是u8未初始化，文档里的例子先赋值后set_len…不过如果是这样感觉也太苛刻了…

y4jh8 · 2022-6-26 02:25:37

rfc2930，的确是unsound

nmq6pm · 2022-6-26 02:26:10

T1还有其他问题

37rbx · 2022-6-26 02:26:49

uninit？

吴宇 · 2022-6-26 02:27:15

T1 padding bytes是否是未定义的？我也不确定，只是提一个想法。

13607123105 · 2022-6-26 02:28:01

内存不可字节寻址？

b9rt · 2022-6-26 02:28:44

https://docs.rs/bytemuck/latest/bytemuck/fn.bytes_of.html

wdhzmj · 2022-6-26 02:29:10

T4 是 UB，任何未初始化的内存，读或者获取 reference 都是 UB，这时候只能操作指针

hqzu7_ · 2022-6-26 02:30:09

1. T的layout可能包含未初始化的u8, 比如padding
2. addr() 和 length() 可能返回无效的值, unsafe 代码不能依赖 safe 代码的正确实现
3. T可能是ZST. 修复的话，取决于具体要求可以在遇到到ZST时 panic, 返回 null, 返回 NonNull::dangling() 等等
4. read_exact 的实现有可能会读取其入参的内容, 从而访问到未初始化的内存. 其实严格来说那个 set_len 的 safety 需求就没有满足. 修复的话可以将 buf 改成 vec![0; expected], 或者使用还在 unstable 的 ReadBuf api

uh9kc · 2022-6-26 02:30:41

修改：T2 原题面赋分过大，增加了对修复方案的要求。

Unsafe Rust 随堂小测（一）

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