在Copy类型中使用std::ptr::write_volable的内部可变性的安全性(即没有UnsafeCell)

我试图在 Copy 值类型(用于缓存目的)。

问题是,据我所知,没有一种类型可用于内部可变性(例如。 UnsafeCell 以及相关类型、原子类型)允许 复制 特质 这是稳定的Rust btw 。

我的问题是:使用安全性如何 std::ptr::write_volatile 和 std::ptr::read_volatile 在这种情况下实现内部可变性?

具体来说,我有这样的代码,我想知道其中是否有任何gotcha或未定义的行为:

use std::fmt::{Debug, Display, Formatter};

#[derive(Copy, Clone)]
pub struct CopyCell<T: Copy> {
    value: T,
}

impl<T: Copy> CopyCell<T> {
    pub fn new(value: T) -> Self {
        Self { value }
    }

    pub fn get(&self) -> T {
        unsafe { std::ptr::read_volatile(&self.value) }
    }

    pub fn set(&self, value: T) {
        let ptr = &self.value as *const T;
        let ptr = ptr as *mut T;
        unsafe { std::ptr::write_volatile(ptr, value) }
    }
}

impl<T: Default + Copy> Default for CopyCell<T> {
    fn default() -> Self {
        CopyCell { value: T::default() }
    }
}

impl<T: Display + Copy> Display for CopyCell<T> {
    fn fmt(&self, f: &mut Formatter) -> std::fmt::Result {
        let value = self.get();
        write!(f, "{value}")
    }
}

impl<T: Debug + Copy> Debug for CopyCell<T> {
    fn fmt(&self, f: &mut Formatter) -> std::fmt::Result {
        let value = self.get();
        write!(f, "{value:?}")
    }
}

我的目标是使用它在值类型中实现本地缓存(例如,一种内存化)。我特别想要 复制 语义(即 Clone )因为他们有更好的人体工程学来实现我想要实现的目标。

以下是用法示例:

#[cfg(test)]
mod tests {
    use super::*;

    #[test]
    fn simple_test() {
        let a = CopyCell::default();
        let b = CopyCell::new(42);

        assert_eq!(a.get(), 0);
        assert_eq!(b.get(), 42);

        a.set(123);
        b.set(b.get() * 10);
        assert_eq!(a.get(), 123);
        assert_eq!(b.get(), 420);

        let a1 = a;
        let b1 = b;

        a.set(0);
        b.set(0);

        assert_eq!(a1.get(), 123);
        assert_eq!(b1.get(), 420);
    }

    #[test]
    fn cached_compute() {
        let a = CachedCompute::new(10);
        assert_eq!(a.compute(), 100);
        assert_eq!(a.compute(), 100);

        let b = a;
        assert_eq!(b.compute(), 100);
    }

    #[derive(Copy, Clone)]
    pub struct CachedCompute {
        source: i32,
        result: CopyCell<Option<i32>>,
    }

    impl CachedCompute {
        pub fn new(source: i32) -> Self {
            Self {
                source,
                result: Default::default(),
            }
        }

        pub fn compute(&self) -> i32 {
            if let Some(value) = self.result.get() {
                value
            } else {
                let result = self.source * self.source; // assume this is expensive
                self.result.set(Some(result));
                result
            }
        }
    }
}

上面的代码乍一看是有效的。但我想知道这种方法是否存在任何表面上不明显的潜在问题。

我对Rust的内存模型、编译器优化、机器代码级语义等没有足够的了解,这可能会在这种情况下造成问题。

即使这种方法适用于当前的平台,我也想知道我是否会在未来遇到关于未定义行为的潜在问题。