Rust 已经有引用了，为什么还要有裸指针

Rust 中，裸指针（raw pointers）是用来为开发者提供操作内存的最底层能力。而引用（references）、则是提供更安全的、经过编译器检查的借用机制。裸指针的存在是为了实现对操作系统级别细节的控制、和与其它非Rust语言编写的代码进行交互。 其中一个核心的应用场景是在创建安全抽象上，开发者可以使用裸指针在安全的封装内进行低级操作，向外提供安全的API。

一、裸指针与Rust内存安全

Rust 语言设计的核心之一是保证内存安全，而引用正是这一点的体现。他们始终是有效的，因为Rust借用检查器（borrow checker）确保了引用不会悬空（dangling）、不会违反数据的并发访问规则。裸指针的使用则绕过了这些检查，暴露了更多的自由同时也带来了安全风险。

对于需要直接与内存打交道的低级操作，比如操作一个由其他语言代码分配的内存块、或者写一个需要细粒度内存控制的数据结构，Rust的安全抽象可能太过限制性。裸指针在这里就成了必需品，因为它们不受Rust安全规则的约束。这种实用性体现在两种类型的裸指针上：*const T（不可变裸指针）和*mut T（可变裸指针）。

二、裸指针的使用场景

1. 与C语言库的交互

裸指针通常用于与C语言编写的代码交互。在Rust中使用C语言库时，你可能需要使用裸指针来接收从C语言传来的数据。这些数据可能是通过malloc分配的内存块，或者是一组C结构体的数组。通过裸指针，你可以在Rust代码中操作这些资源。

相对地，如果你需要将Rust中的内容传递给C语言处理，你可能也需要将Rust的引用转换为裸指针，因为C语言不理解Rust的引用。

2. 构建安全抽象

虽然裸指针自身不保证安全，但它们是用来建造安全抽象的基石。开发者可以封装裸指针的操作，对外提供经过严格编码保证安全性的API。例如，在构建一个性能关键的数据结构，比如竞争性高性能的哈希表时，开发者可能会选择裸指针来手动管理内存，以提供最佳性能。

三、裸指针与FFI

1. 外部函数接口（FFI）

在Rust中与其他语言接口时，通常会使用到FFI（Foreign Function Interface），这是一种允许不同编程语言之间交换数据的机制。在FFI中，裸指针是连接Rust和其他语言的桥梁。

2. 不同语言内存模型

Rust的内存模型与其他语言，如C或C++，是不同的。这些语言的内存操作通常没有Rust引用所必须的安全和生命周期保证。通过使用裸指针，我们可以在Rust中模拟这些语言的内存模型。

四、危险和交易

1. 不安全（`unSAFe`）关键字

在Rust中，任何使用裸指针的操作都必须在unsafe块中进行。unsafe关键字就是一种协定，它告诉Rust编译器：“我知道我在做什么，我已经确保了这段代码的安全。”

2. 自由与责任

裸指针给予了程序员更多的自由去执行某些Rust无法准确理解和保证安全的操作，但它也带来了更大的责任。使用裸指针时必须非常小心，确保你不会引起内存泄漏、使用后的指针或数据竞争等问题。

五、总结

裸指针在Rust中的存在是受到权衡的结果：尽管引用为程序带来安全保证，但在某些低级别编程和与外部系统或语言交互时，裸指针的灵活性成为了必需。实际上，裸指针是Rust灵活性的体现，而其风险又是通过不安全代码块的显式标记来管理的。 尽管如此，只有在绝对必要时才应使用裸指针，尽最大可能地利用Rust的高级抽象以保持代码的安全性和清晰性。