From e24b555b872a9f22b31834baebe9fbbd12847279 Mon Sep 17 00:00:00 2001
From: Davirain <davirain.yin@gmail.com>
Date: Wed, 17 May 2023 17:57:25 +0800
Subject: [PATCH] add chapter_3_21

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 src/SUMMARY.md                |   1 +
 src/chapter_3/chapter_3_21.md | 139 ++++++++++++++++++++++++++++++++++
 2 files changed, 140 insertions(+)
 create mode 100644 src/chapter_3/chapter_3_21.md

diff --git a/src/SUMMARY.md b/src/SUMMARY.md
index 6876033..b778895 100644
--- a/src/SUMMARY.md
+++ b/src/SUMMARY.md
@@ -13,6 +13,7 @@
         - [所有权介绍](./chapter_3/chapter_3_7_1.md)
         - [引用与借用](./chapter_3/chapter_3_7_2.md)
         - [Slice类型](./chapter_3/chapter_3_7_3.md)
+    - [3.21 unsafe编程](./chapter_3/chapter_3_21.md)
 - [Rust使用技巧]()
     - [Rust代码风格与格式化](./chapter_4/chapter_4_1.md)
     - [使用 Clippy 进行代码静态检查](./chapter_4/chapter_4_2.md)
diff --git a/src/chapter_3/chapter_3_21.md b/src/chapter_3/chapter_3_21.md
new file mode 100644
index 0000000..2ba08e3
--- /dev/null
+++ b/src/chapter_3/chapter_3_21.md
@@ -0,0 +1,139 @@
+# 3.21 unsafe编程
+
+## 3.21.1 unsafe简介
+
+到此节之前本书介绍的基本都是安全的Rust，即Rust编译时会强制执行内存安全保证的检查，只要编译通过，基本就能保证代码的安全性。既然有安全的Rust，那么必然也有不安全的Rust。
+
+1. 不安全的Rust存在的原因
+
+    - 代码静态分析相对保守，这就意味着某些代码可能是合法的，但是编译器检查也会拒绝通过。在此情况下，可以使用不安全的代码。
+    - 底层计算机硬件固有的不安全性。如果Rust不允许进行不安全的操作，有些任务根本就完成不了。
+
+2. 不安全的Rust使用的场景
+
+    Rust通过unsafe关键字切换到不安全的Rust，不安全的Rust使用的场景如下：
+    - 解引用裸指针；
+    - 调用不安全的函数或者方法；
+    - 访问或修改可变静态变量；
+    - 实现不安全的trait。
+
+注意：unsafe并不会关闭借用检查器或禁用任何其它的Rust安全检查规则，它只提供上述几个不被编译器检查内存安全的功能。unsafe也不意味着块中的代码一定是有问题的，它只是表示由程序员来确保安全。
+
+## 3.21.2 使用unsafe编程
+
+1. 解引用裸指针
+
+    裸指针又称为原生指针，在功能上和引用类似，但是引用的安全由Rust编译器保证，裸指针则不是。裸指针需要显式标明可变性，不可变的裸指针分别写作 ``*const T`` ，可变的裸指针写作 ``*mut T``。
+
+
+    裸指针与引用和只能指针的区别如下：
+    - 可以忽略借用规则，在代码中同时拥有不可变和可变的裸指针，或多个指向相同位置的可变裸指针；
+    - 不保证裸指针指向有效的内存；
+    - 允许裸指针为空；
+    - 裸指针不能实现任何自动清理功能。
+
+    可以在安全代码中创建可变或不可变的裸指针，但是只能在不安全块中解引用裸指针，示例如下：
+
+    ```rust
+    fn main() {
+        let mut num = 5;
+        let r1 = &num as *const i32;
+        let r2 = &mut num as *mut i32;
+        let address = 0x012345usize;
+        let _r = address as *const i32;
+        unsafe {
+            println!("r1 is: {}", *r1);
+            println!("r2 is: {}", *r2);
+        }
+    }
+    ```
+
+    说明：创建一个裸指针不会造成任何危险，只有当访问其指向的值时（并且这个值已经无效）才可能造成危险，所以可以在安全的代码块中创建裸指针，但是使用则必须在unsafe的块中。
+
+2. 调用不安全的函数或者方法
+
+    示例1，代码如下：
+
+    ```rust
+    unsafe fn dangerous() {
+        println!("Do some dangerous thing");
+    }
+    fn main() {
+        unsafe {
+            dangerous();
+        }
+        println!("Hello, world!");
+    }
+    ```
+
+    示例2，代码如下：
+    ```rust
+    fn foo() {
+        let mut num = 5;
+        let r1 = &num as *const i32;
+        let r2 = &mut num as *mut i32;
+        unsafe {
+            println!("r1 is: {}", *r1);
+            println!("r2 is: {}", *r2);
+        }
+    }
+    fn main() {
+        foo();
+    }
+    ```
+
+3. 访问或者修改可变静态变量
+
+    全局变量在Rust中被称为静态变量。静态变量的名称采用SCREAMING_SNAKE_CASE写法，它只能存储拥有 'static生命周期的引用。下面的示例使用了不可变的静态变量：
+
+    ```rust
+    static HELLO_WORLD: &str = "Hello, world!"; // 不可变的静态变量
+    fn main() {
+        println!("name is: {}", HELLO_WORLD);
+    }
+    ```
+
+    这里对比一下常量和静态变量：
+
+    - 静态变量中的值有一个固定的内存地址（即使用这个值总会访问相同的地址），常量则允许在任何被用到的时候复制其数据。
+    - 静态变量可以是可变的，虽然这可能是不安全的。
+
+    下面的示例使用可变的静态变量：
+
+    ```rust
+    static mut COUNTER: u32 = 0; // 可变的静态变量，同样需要mut关键字
+    fn add_to_count(inc: u32) {
+        unsafe {
+            COUNTER += inc;
+        }
+    }
+    fn main() {
+        add_to_count(3);
+        unsafe {
+            println!("COUNTER: {}", COUNTER);
+        }
+    }
+    ```
+
+4. 实现不安全的trait
+
+    当至少有一个方法中包含编译器不能验证的invariant时，该trait就是不安全的。在trait之前增加unsafe关键字将trait声明为unsafe，同时trait的实现也必须标记为unsafe。下面为使用unsafe的trait的示例：
+
+    ```rust
+    struct Bar;
+
+    unsafe trait Foo {
+        fn foo(&self);
+    }
+
+    unsafe impl Foo for Bar {
+        fn foo(&self) {
+            println!("foo");
+        }
+    }
+
+    fn main() {
+        let a = Bar;
+        a.foo();
+    }
+    ```