rawポインタにキャストする際、&をつけるとつけないとで結果が変わるのはなぜか教えてください

Question

質問

以下のように、例えばusizeの変数の参照をrawポインタにキャストするのと、変数をキャストするので結果が変わる理由を教えてください！！

参照しただけの場合は、してないものと値が同じにもかかわらず、*const usizeにキャストした途端結果が変わってしまいます...謎です

fn main() {
    let hex: usize = 0x1234d644;
    println!("{:?}", &(hex + 0x12345) as *const usize); //0x73a28ffc98
    println!("{:?}", (hex + 0x12345) as *const usize); //0x1235f989
}

Answer 1

参照しただけの場合は、してないものと値が同じにもかかわらず、*const usizeにキャストした途端結果が変わってしまいます...

• &(hex + 0x12345) as *const usizeはusize型の値0x1235f989が置かれているアドレスを指すポインターを作ります。
• (hex + 0x12345) as *const usizeはusize型の値0x1235f989をアドレスだと再解釈したポインターを作ります。（アドレス0x1235f989を指すポインターを作ります）

fn main() {
    let hex: usize = 0x1234d644;

    // -------------------------------------------------------------------
    // println!("{:?}", &(hex + 0x12345) as *const usize); //0x73a28ffc98

    let hex_temp1a = hex + 0x12345; // usize型
    println!("hex + 0x12345:    {:x}", hex_temp1a);

    let hex_temp1b = &hex_temp1a;  // &usize型（hex_temp1aのアドレス）
    println!("&(hex + 0x12345): {:p}", hex_temp1b);

    // &usize（usizeの置かれたアドレス）を*const usize（アドレス）として解釈
    println!("as *const usize:  {:p}", hex_temp1b as *const usize);

    // -------------------------------------------------------------------
    // println!("{:?}", (hex + 0x12345) as *const usize); //0x1235f989

    let hex_temp2 = hex + 0x12345;
    println!("hex + 0x12345:    {:x}", hex_temp2);

    // usizeの値を*const usize（アドレス）として解釈
    println!("as *const usize:  {:p}", hex_temp2 as *const usize);
}

実行結果

hex + 0x12345:    1235f989
&(hex + 0x12345): 0x16b102c10
as *const usize:  0x16b102c10
hex + 0x12345:    1235f989
as *const usize:  0x1235f989

Comments

[KOTTON]

ありがとうございます！とても分かりやすかったです！！！
個人的に、参照の&は半ばアドレスという読み方をした方が自然に感じることが多々あります

[tatsuya6502]

参照は、安全（メモリー安全）なポインターだと覚えておくのがいいと思います。

- ポインター（または、生ポインター/raw pointer）は別の場所にある値を指す
- 参照（リファレンス）は別の場所にある値を参照する（＝指すと同じ意味）
- どちらもデーターとしてアドレスを持ち、*による参照外し（デリファレンス）することでそのアドレスにある値にアクセスできる
- 参照はメモリー安全である。参照のライフタイムはコンパイラーによって追跡され、ダングリングポインターのような無効なポインターにならないことがコンパイル時にチェックされる
- ポインター（生ポインター）はメモリー安全ではない。ポインターの参照外しはunsafeブロックで囲む必要がある。（理由は無効なポインターの参照外しは未定義動作になるから）

メモリー安全とは、ざっくりいうと、メモリーアクセスに関連した未定義動作を引き起こさないことです。

参照とポインターの違いはコンパイラーによる扱いだけです。実行時には全く同じものになります（データーとしてアドレスを持つだけ）

ポインターはメモリー安全ではないので、普段のRustプログラミングでは避けるべきです。参照が使えないとき、たとえば、C言語で書いた関数を呼び出すときにポインターを使用します。

[KOTTON]

おはようございます！

> 参照とポインターの違いはコンパイラーによる扱いだけです。実行時には全く同じものになります（データーとしてアドレスを持つだけ）
なるほど...ライフタイムを使って安全を保障してくれる他は本当に同じものだったんですね！
C++だとポインタを表す*を定義時以外に使えない(使うとデリファレンスになってしまう)のに対して、Rustだと普通に&を付けれてしまうのでややこしく感じているんだと思います。
しばらく慣れるまでは、分からない場所はC++のポインタに置き換えて考えてみることにします、ありがとうございました！