如何解决我应该如何释放在 Rust 中分配的 C# byte[]？ 次要问题
我有一个将字节数组传递给 C# 的 Rust 函数：
#[no_mangle]
pub extern "C" fn get_bytes(len: &mut i32,bytes: *mut *mut u8) {
let mut buf : Vec<u8> = get_data();
buf.shrink_to_fit();
// Set the output values
*len = buf.len() as i32;
unsafe {
*bytes = buf.as_mut_ptr();
}
std::mem::forget(buf);
}
从 C# 中，我可以调用它而不会崩溃。 （代替崩溃，我假设这是正确的，但我不是 100% 确定）：
[DllImport("my_lib")] static extern void get_bytes(ref int len,[MarshalAs(UnmanagedType.LPArray,SizeParamIndex = 0)] ref byte[] bytes);
void test()
{
int len = 0;
byte[] bytes = null;
get_bytes(ref len,ref bytes);
}
然后我使用了 bytes，但我知道这个内存需要被 Rust 释放。所以我有另一个 Rust 函数来释放它：
#[no_mangle]
pub extern "C" fn free_bytes(len: i32,bytes: *mut *mut u8) {
// also tried with: -------------- bytes: *mut u8
assert!(len > 0);
// Rebuild the vec
let v = unsafe { Vec::from_raw_parts(bytes,len as usize,len as usize) };
//println!("bytes to free: {:?}",v);
drop(v); // or it could be implicitly dropped
}
以及相应的C#。拨打电话使我的应用程序崩溃：
[DllImport("my_lib")] extern void free_bytes(int len,ref byte[] bytes);
void test()
{
int len = 0;
byte[] bytes = null;
get_bytes(ref len,ref bytes);
// copy bytes to managed memory
bytes[] copy = new byte[len];
bytes.CopyTo(copy,0);
// free the unmanaged memory
free_bytes(len,ref bytes); // crash occurs when executing this function
}
我看到 Vec::from_parts_raw “非常不安全”。因为“capacity 需要是分配指针的容量。”，我还尝试在 Rust 和 C# 之间传递容量而不使用 shrink_to_fit 以保留长度和容量。那也崩溃了。
我假设 from_parts_raw 恢复了堆上的现有内存，但我注意到 C# 中的字节内容（在 Visual Studio 中显示）与 Rust 中的内容不匹配（通过 'bytes to free' println ）。我在如何恢复要释放的 Vec<u8> 方面的错误也是如此，在 Rust 接受的类型中（例如，*mut u8 vs *mut *mut u8），在我的 C# DllImport ，其他地方？
解决方法
主要问题
byte*/*mut u8 和 byte[] 是不同种类的对象。后者必须指向由 .NET GC 管理的内存。因此，虽然可以将 byte[] 视为 byte*（固定时），但您不能将任意 byte* 视为 byte[]。
我不完全确定编组员在您的情况下正在做什么，但可能是这样的：
- 分配一个指针大小的空间，初始化为空指针。
- 使用指向该空间的指针作为第二个参数调用 rust 方法。
- 将该空间的更新内容解释为指向 C 样式字节数组的指针。
- 将此数组的内容复制到新分配的托管数组。
- 将该托管数组放在 C# 本地
bytes中。
如您所见，您在 bytes 中获得的数组是一个新的托管数组，与 Rust 写入 *bytes 的指针没有持久关系。因此，当然尝试在 free_bytes 上调用 bytes 会失败，因为它将被编组为指向由 .NET GC 而不是 Rust 管理的内存的指针。
次要问题
如果您打算通过 P/Invoke 释放内存，则无法绕过将容量传递给 C# 并保留它。这是因为 Vec::shrink_to_fit 不能保证将 capacity 减少到 len，如 the documentation 所示。并且您必须具有正确的容量才能调用 Vec::from_raw_parts。
解决方案
将 Vec 的所有权传递给其他代码的唯一合理方法是在 Rust 端使用此类函数。
#[no_mangle]
pub unsafe extern "C" fn get_bytes(len: *mut i32,capacity: *mut i32) -> *mut u8 {
let mut buf: Vec<u8> = get_data();
*len = buf.len() as i32;
*capacity = buf.capacity() as i32;
let bytes = buf.as_mut_ptr();
std::mem::forget(buf);
return bytes;
}
#[no_mangle]
pub unsafe extern "C" fn free_bytes(data: *mut u8,len: i32,capacity: i32) {
let v = Vec::from_raw_parts(bytes,len as usize,capacity as usize);
drop(v); // or it could be implicitly dropped
}
而在 C# 方面，您将拥有如下内容：
[DllImport("my_lib")]
static extern IntPtr get_bytes(out int len,out int capacity);
[DllImport("my_lib")]
static extern void free_bytes(IntPtr bytes,int len,int capacity);
void test()
{
int len,capacity;
IntPtr ptr = get_bytes(out len,out capacity);
// TODO: use the data in ptr somehow
free_bytes(ptr,len,capacity);
}
您有几种不同的选择来代替 TODO。
- 按原样使用
IntPtr，使用Marshal.ReadIntPtr等方法从数组中读取数据。我不建议这样做，因为它冗长且容易出错，并且会阻止使用大多数面向数组的 API。 - 使用
IntPtr将byte*转换为(byte*)ptr.ToPointer()并直接使用原始byte*。这可能比上面的稍微简洁一些，但同样容易出错，而且许多有用的 API 不接受原始指针。 - 将
IntPtr中的数据复制到托管byte[]中。这有点低效，但是您将拥有真正托管数组的所有优点，并且即使在原始内存上调用free_bytes之后使用该数组也是安全的。但是，如果您想修改数组并使这些修改对 Rust 可见，则必须执行另一个复制。对于此解决方案，请将注释替换为：
byte[] bytes = new byte[len];
Marshal.Copy(ptr,bytes,len);
- 如果您使用的是 C# 7.2 或更高版本，则可以避免使用新的
Span<T>类型复制内存，该类型可以表示托管或非托管内存的范围。根据您计划使用bytes做什么，Span<byte>可能就足够了，因为许多 API 已更新为接受最新版本的 C# 中的跨度。由于 span 直接指向 Rust 分配的内存，因此对它的任何更改都会反映在 Rust 端，并且在通过调用free_bytes释放该内存后，您不得尝试使用它。对于此解决方案，请将注释替换为：
Span<byte> bytes = new Span<byte>(ptr.ToPointer(),len);
安全注意事项
注意 Rust 函数 get_bytes 被标记为 unsafe。这是因为 as 运算符用于将 vec 的长度和容量转换为 i32。如果它们不适合 i32 的范围，这将导致恐慌，据我所知，在 P/Invoke 引入的 FFI 边界上恐慌仍然是未定义的行为。在生产代码中，可以修改 get_bytes 以通过其他方式处理此类错误，例如返回空指针，C# 需要检测这种情况并采取相应措施。
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