Rust中如何获取C对象大小 安全拷贝Hacl库返回的指针对象

你使用的Hacl_Bignum4096_*系列是HACL专门为4096位大整数生成的固定位宽特化实现，返回的*mut u64指针永远指向连续存储的64个u64元素（4096bit / 64bit per u64 = 64），总内存大小固定为512字节，不存在动态长度，不需要额外探测内存大小。

• HACL的大整数实现分两类：不带位宽后缀的Hacl_Bignum_*是支持任意长度的通用实现，需要单独存储长度元数据；带数字后缀的（如Bignum256/Bignum4096）是固定位宽的高性能特化版本，后缀数字就是支持的最大位宽，内存布局完全固定，没有额外元数据头。
• 固定位宽版本的所有运算接口，对输入参数的要求仅为「指向连续N个u64的指针」，不要求指针必须通过Hacl_Bignumxxx_new_bn_*接口分配，只要内存布局匹配即可正常工作。
• Hacl_Bignum4096_new_bn_from_bytes_be的作用仅仅是把输入的大端字节序列转换为HACL内部要求的小端limb排列格式，分配的内存块大小固定就是64个u64的长度。

不需要每次运算都重复做「字节转bn→运算→释放bn」的操作，直接把转换后的limb数组存储在Rust安全结构体中即可：

1. 首先定义固定常量和结构体，内存布局和HACL要求完全对齐

// 4096位bignum对应u64 limb的固定数量
const HACL_BN4096_LIMB_CNT: usize = 4096 / (std::mem::size_of::<u64>() * 8);

#[derive(Clone, Eq, PartialEq)]
pub struct Bignum {
    // 直接存储limb数组，无需unsafe持有裸指针
    limbs: [u64; HACL_BN4096_LIMB_CNT],
}

2. 仅在初始化Bignum实例时调用一次HACL的new接口，拷贝完数据立刻释放HACL分配的内存，后续运算完全不需要再接触HACL的内存分配逻辑

impl Bignum {
    pub fn from_be_bytes(input: &[u8]) -> Result<Self, Error> {
        if input.len() > 512 {
            return Err(Error::InputExceedMaxLength);
        }
        let mut limbs = [0u64; HACL_BN4096_LIMB_CNT];
        unsafe {
            let bn_ptr = Hacl_Bignum4096_new_bn_from_bytes_be(
                input.len() as u32,
                input.as_ptr() as *mut u8
            );
            if bn_ptr.is_null() {
                return Err(Error::BignumInitFailed);
            }
            // 拷贝固定长度的limb数据到本地安全数组
            std::ptr::copy_nonoverlapping(
                bn_ptr,
                limbs.as_mut_ptr(),
                HACL_BN4096_LIMB_CNT
            );
            // 立刻释放HACL分配的内存，后续不再使用该指针
            free_hacl_bn(bn_ptr);
        }
        Ok(Self { limbs })
    }
}

3. 运算时直接把本地limb数组的指针传给HACL接口，完全省去分配、转换、释放的开销

impl Bignum {
    /// Returns true if self < other
    pub fn lt(&self, other: &Bignum) -> bool {
        let res = unsafe {
            // 本地数组的内存布局完全匹配HACL接口要求，可直接传参
            Hacl_Bignum4096_lt_mask(
                self.limbs.as_ptr() as *mut u64,
                other.limbs.as_ptr() as *mut u64
            )
        };
        res != 0
    }
}

• HACL内部bignum的limb采用小端序排列：数组下标0存储最低64位，下标63存储最高64位，如果需要将Bignum转换回大端字节序列，需要注意顺序转换，不要直接按内存顺序拷贝。
• 部分HACL bignum运算接口会修改传入的指针指向的内存，调用前注意核对接口文档，如果要求可写内存，确保传入的不是只读指针。
• 该固定长度逻辑仅适用于带指定位宽后缀的特化接口，不要套用到无后缀的通用Hacl_Bignum_*接口上。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Jeffrey Goldberg