src/libstd/ffi/c_str.rs

   1 // Copyright 2012 The Rust Project Developers. See the COPYRIGHT
   2 // file at the top-level directory of this distribution and at
   3 // http://rust-lang.org/COPYRIGHT.
   4 //
   5 // Licensed under the Apache License, Version 2.0 <LICENSE-APACHE or
   6 // http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0> or the MIT license
   7 // <LICENSE-MIT or http://opensource.org/licenses/MIT>, at your
   8 // option. This file may not be copied, modified, or distributed
   9 // except according to those terms.
  10
  11 use ascii;
  12 use borrow::{Cow, ToOwned, Borrow};
  13 use boxed::Box;
  14 use convert::{Into, From};
  15 use cmp::{PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Ordering};
  16 use error::Error;
  17 use fmt::{self, Write};
  18 use io;
  19 use iter::Iterator;
  20 use libc;
  21 use mem;
  22 use ops::Deref;
  23 use option::Option::{self, Some, None};
  24 use result::Result::{self, Ok, Err};
  25 use slice;
  26 use str;
  27 use string::String;
  28 use vec::Vec;
  29
  30 /// A type representing an owned C-compatible string
  31 ///
  32 /// This type serves the primary purpose of being able to safely generate a
  33 /// C-compatible string from a Rust byte slice or vector. An instance of this
  34 /// type is a static guarantee that the underlying bytes contain no interior 0
  35 /// bytes and the final byte is 0.
  36 ///
  37 /// A `CString` is created from either a byte slice or a byte vector. After
  38 /// being created, a `CString` predominately inherits all of its methods from
  39 /// the `Deref` implementation to `[libc::c_char]`. Note that the underlying
  40 /// array is represented as an array of `libc::c_char` as opposed to `u8`. A
  41 /// `u8` slice can be obtained with the `as_bytes` method.  Slices produced from
  42 /// a `CString` do *not* contain the trailing nul terminator unless otherwise
  43 /// specified.
  44 ///
  45 /// # Examples
  46 ///
  47 /// ```no_run
  48 /// # #![feature(libc)]
  49 /// # extern crate libc;
  50 /// # fn main() {
  51 /// use std::ffi::CString;
  52 /// use libc;
  53 ///
  54 /// extern {
  55 ///     fn my_printer(s: *const libc::c_char);
  56 /// }
  57 ///
  58 /// let c_to_print = CString::new("Hello, world!").unwrap();
  59 /// unsafe {
  60 ///     my_printer(c_to_print.as_ptr());
  61 /// }
  62 /// # }
  63 /// ```
  64 #[derive(PartialEq, PartialOrd, Eq, Ord, Hash, Clone)]
  65 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
  66 pub struct CString {
  67     inner: Box<[u8]>,
  68 }
  69
  70 /// Representation of a borrowed C string.
  71 ///
  72 /// This dynamically sized type is only safely constructed via a borrowed
  73 /// version of an instance of `CString`. This type can be constructed from a raw
  74 /// C string as well and represents a C string borrowed from another location.
  75 ///
  76 /// Note that this structure is **not** `repr(C)` and is not recommended to be
  77 /// placed in the signatures of FFI functions. Instead safe wrappers of FFI
  78 /// functions may leverage the unsafe `from_ptr` constructor to provide a safe
  79 /// interface to other consumers.
  80 ///
  81 /// # Examples
  82 ///
  83 /// Inspecting a foreign C string
  84 ///
  85 /// ```no_run
  86 /// # #![feature(libc)]
  87 /// extern crate libc;
  88 /// use std::ffi::CStr;
  89 ///
  90 /// extern { fn my_string() -> *const libc::c_char; }
  91 ///
  92 /// fn main() {
  93 ///     unsafe {
  94 ///         let slice = CStr::from_ptr(my_string());
  95 ///         println!("string length: {}", slice.to_bytes().len());
  96 ///     }
  97 /// }
  98 /// ```
  99 ///
 100 /// Passing a Rust-originating C string
 101 ///
 102 /// ```no_run
 103 /// # #![feature(libc)]
 104 /// extern crate libc;
 105 /// use std::ffi::{CString, CStr};
 106 ///
 107 /// fn work(data: &CStr) {
 108 ///     extern { fn work_with(data: *const libc::c_char); }
 109 ///
 110 ///     unsafe { work_with(data.as_ptr()) }
 111 /// }
 112 ///
 113 /// fn main() {
 114 ///     let s = CString::new("data data data data").unwrap();
 115 ///     work(&s);
 116 /// }
 117 /// ```
 118 ///
 119 /// Converting a foreign C string into a Rust `String`
 120 ///
 121 /// ```no_run
 122 /// # #![feature(libc)]
 123 /// extern crate libc;
 124 /// use std::ffi::CStr;
 125 ///
 126 /// extern { fn my_string() -> *const libc::c_char; }
 127 ///
 128 /// fn my_string_safe() -> String {
 129 ///     unsafe {
 130 ///         CStr::from_ptr(my_string()).to_string_lossy().into_owned()
 131 ///     }
 132 /// }
 133 ///
 134 /// fn main() {
 135 ///     println!("string: {}", my_string_safe());
 136 /// }
 137 /// ```
 138 #[derive(Hash)]
 139 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 140 pub struct CStr {
 141     // FIXME: this should not be represented with a DST slice but rather with
 142     //        just a raw `libc::c_char` along with some form of marker to make
 143     //        this an unsized type. Essentially `sizeof(&CStr)` should be the
 144     //        same as `sizeof(&c_char)` but `CStr` should be an unsized type.
 145     inner: [libc::c_char]
 146 }
 147
 148 /// An error returned from `CString::new` to indicate that a nul byte was found
 149 /// in the vector provided.
 150 #[derive(Clone, PartialEq, Debug)]
 151 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 152 pub struct NulError(usize, Vec<u8>);
 153
 154 impl CString {
 155     /// Creates a new C-compatible string from a container of bytes.
 156     ///
 157     /// This method will consume the provided data and use the underlying bytes
 158     /// to construct a new string, ensuring that there is a trailing 0 byte.
 159     ///
 160     /// # Examples
 161     ///
 162     /// ```no_run
 163     /// # #![feature(libc)]
 164     /// extern crate libc;
 165     /// use std::ffi::CString;
 166     ///
 167     /// extern { fn puts(s: *const libc::c_char); }
 168     ///
 169     /// fn main() {
 170     ///     let to_print = CString::new("Hello!").unwrap();
 171     ///     unsafe {
 172     ///         puts(to_print.as_ptr());
 173     ///     }
 174     /// }
 175     /// ```
 176     ///
 177     /// # Errors
 178     ///
 179     /// This function will return an error if the bytes yielded contain an
 180     /// internal 0 byte. The error returned will contain the bytes as well as
 181     /// the position of the nul byte.
 182     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 183     pub fn new<T: Into<Vec<u8>>>(t: T) -> Result<CString, NulError> {
 184         let bytes = t.into();
 185         match bytes.iter().position(|x| *x == 0) {
 186             Some(i) => Err(NulError(i, bytes)),
 187             None => Ok(unsafe { CString::from_vec_unchecked(bytes) }),
 188         }
 189     }
 190
 191     /// Creates a C-compatible string from a byte vector without checking for
 192     /// interior 0 bytes.
 193     ///
 194     /// This method is equivalent to `new` except that no runtime assertion
 195     /// is made that `v` contains no 0 bytes, and it requires an actual
 196     /// byte vector, not anything that can be converted to one with Into.
 197     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 198     pub unsafe fn from_vec_unchecked(mut v: Vec<u8>) -> CString {
 199         v.push(0);
 200         CString { inner: v.into_boxed_slice() }
 201     }
 202
 203     /// Retakes ownership of a CString that was transferred to C.
 204     ///
 205     /// The only appropriate argument is a pointer obtained by calling
 206     /// `into_ptr`. The length of the string will be recalculated
 207     /// using the pointer.
 208     #[unstable(feature = "cstr_memory2", reason = "recently added",
 209                issue = "27769")]
 210     #[deprecated(since = "1.4.0", reason = "renamed to from_raw")]
 211     pub unsafe fn from_ptr(ptr: *const libc::c_char) -> CString {
 212         CString::from_raw(ptr as *mut _)
 213     }
 214
 215     /// Retakes ownership of a CString that was transferred to C.
 216     ///
 217     /// The only appropriate argument is a pointer obtained by calling
 218     /// `into_raw`. The length of the string will be recalculated
 219     /// using the pointer.
 220     #[stable(feature = "cstr_memory", since = "1.4.0")]
 221     pub unsafe fn from_raw(ptr: *mut libc::c_char) -> CString {
 222         let len = libc::strlen(ptr) + 1; // Including the NUL byte
 223         let slice = slice::from_raw_parts(ptr, len as usize);
 224         CString { inner: mem::transmute(slice) }
 225     }
 226
 227     /// Transfers ownership of the string to a C caller.
 228     ///
 229     /// The pointer must be returned to Rust and reconstituted using
 230     /// `from_raw` to be properly deallocated. Specifically, one
 231     /// should *not* use the standard C `free` function to deallocate
 232     /// this string.
 233     ///
 234     /// Failure to call `from_raw` will lead to a memory leak.
 235     #[unstable(feature = "cstr_memory2", reason = "recently added",
 236                issue = "27769")]
 237     #[deprecated(since = "1.4.0", reason = "renamed to into_raw")]
 238     pub fn into_ptr(self) -> *const libc::c_char {
 239         self.into_raw() as *const _
 240     }
 241
 242     /// Transfers ownership of the string to a C caller.
 243     ///
 244     /// The pointer must be returned to Rust and reconstituted using
 245     /// `from_ptr` to be properly deallocated. Specifically, one
 246     /// should *not* use the standard C `free` function to deallocate
 247     /// this string.
 248     ///
 249     /// Failure to call `from_ptr` will lead to a memory leak.
 250     #[stable(feature = "cstr_memory", since = "1.4.0")]
 251     pub fn into_raw(self) -> *mut libc::c_char {
 252         Box::into_raw(self.inner) as *mut libc::c_char
 253     }
 254
 255     /// Returns the contents of this `CString` as a slice of bytes.
 256     ///
 257     /// The returned slice does **not** contain the trailing nul separator and
 258     /// it is guaranteed to not have any interior nul bytes.
 259     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 260     pub fn as_bytes(&self) -> &[u8] {
 261         &self.inner[..self.inner.len() - 1]
 262     }
 263
 264     /// Equivalent to the `as_bytes` function except that the returned slice
 265     /// includes the trailing nul byte.
 266     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 267     pub fn as_bytes_with_nul(&self) -> &[u8] {
 268         &self.inner
 269     }
 270 }
 271
 272 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 273 impl Deref for CString {
 274     type Target = CStr;
 275
 276     fn deref(&self) -> &CStr {
 277         unsafe { mem::transmute(self.as_bytes_with_nul()) }
 278     }
 279 }
 280
 281 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 282 impl fmt::Debug for CString {
 283     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
 284         fmt::Debug::fmt(&**self, f)
 285     }
 286 }
 287
 288 #[stable(feature = "cstr_debug", since = "1.3.0")]
 289 impl fmt::Debug for CStr {
 290     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
 291         try!(write!(f, "\""));
 292         for byte in self.to_bytes().iter().flat_map(|&b| ascii::escape_default(b)) {
 293             try!(f.write_char(byte as char));
 294         }
 295         write!(f, "\"")
 296     }
 297 }
 298
 299 #[stable(feature = "cstr_borrow", since = "1.3.0")]
 300 impl Borrow<CStr> for CString {
 301     fn borrow(&self) -> &CStr { self }
 302 }
 303
 304 impl NulError {
 305     /// Returns the position of the nul byte in the slice that was provided to
 306     /// `CString::new`.
 307     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 308     pub fn nul_position(&self) -> usize { self.0 }
 309
 310     /// Consumes this error, returning the underlying vector of bytes which
 311     /// generated the error in the first place.
 312     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 313     pub fn into_vec(self) -> Vec<u8> { self.1 }
 314 }
 315
 316 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 317 impl Error for NulError {
 318     fn description(&self) -> &str { "nul byte found in data" }
 319 }
 320
 321 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 322 impl fmt::Display for NulError {
 323     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
 324         write!(f, "nul byte found in provided data at position: {}", self.0)
 325     }
 326 }
 327
 328 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 329 impl From<NulError> for io::Error {
 330     fn from(_: NulError) -> io::Error {
 331         io::Error::new(io::ErrorKind::InvalidInput,
 332                        "data provided contains a nul byte")
 333     }
 334 }
 335
 336 impl CStr {
 337     /// Casts a raw C string to a safe C string wrapper.
 338     ///
 339     /// This function will cast the provided `ptr` to the `CStr` wrapper which
 340     /// allows inspection and interoperation of non-owned C strings. This method
 341     /// is unsafe for a number of reasons:
 342     ///
 343     /// * There is no guarantee to the validity of `ptr`
 344     /// * The returned lifetime is not guaranteed to be the actual lifetime of
 345     ///   `ptr`
 346     /// * There is no guarantee that the memory pointed to by `ptr` contains a
 347     ///   valid nul terminator byte at the end of the string.
 348     ///
 349     /// > **Note**: This operation is intended to be a 0-cost cast but it is
 350     /// > currently implemented with an up-front calculation of the length of
 351     /// > the string. This is not guaranteed to always be the case.
 352     ///
 353     /// # Examples
 354     ///
 355     /// ```no_run
 356     /// # #![feature(libc)]
 357     /// # extern crate libc;
 358     /// # fn main() {
 359     /// use std::ffi::CStr;
 360     /// use std::str;
 361     /// use libc;
 362     ///
 363     /// extern {
 364     ///     fn my_string() -> *const libc::c_char;
 365     /// }
 366     ///
 367     /// unsafe {
 368     ///     let slice = CStr::from_ptr(my_string());
 369     ///     println!("string returned: {}",
 370     ///              str::from_utf8(slice.to_bytes()).unwrap());
 371     /// }
 372     /// # }
 373     /// ```
 374     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 375     pub unsafe fn from_ptr<'a>(ptr: *const libc::c_char) -> &'a CStr {
 376         let len = libc::strlen(ptr);
 377         mem::transmute(slice::from_raw_parts(ptr, len as usize + 1))
 378     }
 379
 380     /// Returns the inner pointer to this C string.
 381     ///
 382     /// The returned pointer will be valid for as long as `self` is and points
 383     /// to a contiguous region of memory terminated with a 0 byte to represent
 384     /// the end of the string.
 385     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 386     pub fn as_ptr(&self) -> *const libc::c_char {
 387         self.inner.as_ptr()
 388     }
 389
 390     /// Converts this C string to a byte slice.
 391     ///
 392     /// This function will calculate the length of this string (which normally
 393     /// requires a linear amount of work to be done) and then return the
 394     /// resulting slice of `u8` elements.
 395     ///
 396     /// The returned slice will **not** contain the trailing nul that this C
 397     /// string has.
 398     ///
 399     /// > **Note**: This method is currently implemented as a 0-cost cast, but
 400     /// > it is planned to alter its definition in the future to perform the
 401     /// > length calculation whenever this method is called.
 402     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 403     pub fn to_bytes(&self) -> &[u8] {
 404         let bytes = self.to_bytes_with_nul();
 405         &bytes[..bytes.len() - 1]
 406     }
 407
 408     /// Converts this C string to a byte slice containing the trailing 0 byte.
 409     ///
 410     /// This function is the equivalent of `to_bytes` except that it will retain
 411     /// the trailing nul instead of chopping it off.
 412     ///
 413     /// > **Note**: This method is currently implemented as a 0-cost cast, but
 414     /// > it is planned to alter its definition in the future to perform the
 415     /// > length calculation whenever this method is called.
 416     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 417     pub fn to_bytes_with_nul(&self) -> &[u8] {
 418         unsafe { mem::transmute(&self.inner) }
 419     }
 420
 421     /// Yields a `&str` slice if the `CStr` contains valid UTF-8.
 422     ///
 423     /// This function will calculate the length of this string and check for
 424     /// UTF-8 validity, and then return the `&str` if it's valid.
 425     ///
 426     /// > **Note**: This method is currently implemented to check for validity
 427     /// > after a 0-cost cast, but it is planned to alter its definition in the
 428     /// > future to perform the length calculation in addition to the UTF-8
 429     /// > check whenever this method is called.
 430     #[stable(feature = "cstr_to_str", since = "1.4.0")]
 431     pub fn to_str(&self) -> Result<&str, str::Utf8Error> {
 432         // NB: When CStr is changed to perform the length check in .to_bytes()
 433         // instead of in from_ptr(), it may be worth considering if this should
 434         // be rewritten to do the UTF-8 check inline with the length calculation
 435         // instead of doing it afterwards.
 436         str::from_utf8(self.to_bytes())
 437     }
 438
 439     /// Converts a `CStr` into a `Cow<str>`.
 440     ///
 441     /// This function will calculate the length of this string (which normally
 442     /// requires a linear amount of work to be done) and then return the
 443     /// resulting slice as a `Cow<str>`, replacing any invalid UTF-8 sequences
 444     /// with `U+FFFD REPLACEMENT CHARACTER`.
 445     ///
 446     /// > **Note**: This method is currently implemented to check for validity
 447     /// > after a 0-cost cast, but it is planned to alter its definition in the
 448     /// > future to perform the length calculation in addition to the UTF-8
 449     /// > check whenever this method is called.
 450     #[stable(feature = "cstr_to_str", since = "1.4.0")]
 451     pub fn to_string_lossy(&self) -> Cow<str> {
 452         String::from_utf8_lossy(self.to_bytes())
 453     }
 454 }
 455
 456 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 457 impl PartialEq for CStr {
 458     fn eq(&self, other: &CStr) -> bool {
 459         self.to_bytes().eq(other.to_bytes())
 460     }
 461 }
 462 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 463 impl Eq for CStr {}
 464 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 465 impl PartialOrd for CStr {
 466     fn partial_cmp(&self, other: &CStr) -> Option<Ordering> {
 467         self.to_bytes().partial_cmp(&other.to_bytes())
 468     }
 469 }
 470 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 471 impl Ord for CStr {
 472     fn cmp(&self, other: &CStr) -> Ordering {
 473         self.to_bytes().cmp(&other.to_bytes())
 474     }
 475 }
 476
 477 #[stable(feature = "cstr_borrow", since = "1.3.0")]
 478 impl ToOwned for CStr {
 479     type Owned = CString;
 480
 481     fn to_owned(&self) -> CString {
 482         unsafe { CString::from_vec_unchecked(self.to_bytes().to_vec()) }
 483     }
 484 }
 485
 486 #[cfg(test)]
 487 mod tests {
 488     use prelude::v1::*;
 489     use super::*;
 490     use libc;
 491     use borrow::Cow::{Borrowed, Owned};
 492     use hash::{SipHasher, Hash, Hasher};
 493
 494     #[test]
 495     fn c_to_rust() {
 496         let data = b"123\0";
 497         let ptr = data.as_ptr() as *const libc::c_char;
 498         unsafe {
 499             assert_eq!(CStr::from_ptr(ptr).to_bytes(), b"123");
 500             assert_eq!(CStr::from_ptr(ptr).to_bytes_with_nul(), b"123\0");
 501         }
 502     }
 503
 504     #[test]
 505     fn simple() {
 506         let s = CString::new("1234").unwrap();
 507         assert_eq!(s.as_bytes(), b"1234");
 508         assert_eq!(s.as_bytes_with_nul(), b"1234\0");
 509     }
 510
 511     #[test]
 512     fn build_with_zero1() {
 513         assert!(CString::new(&b"\0"[..]).is_err());
 514     }
 515     #[test]
 516     fn build_with_zero2() {
 517         assert!(CString::new(vec![0]).is_err());
 518     }
 519
 520     #[test]
 521     fn build_with_zero3() {
 522         unsafe {
 523             let s = CString::from_vec_unchecked(vec![0]);
 524             assert_eq!(s.as_bytes(), b"\0");
 525         }
 526     }
 527
 528     #[test]
 529     fn formatted() {
 530         let s = CString::new(&b"abc\x01\x02\n\xE2\x80\xA6\xFF"[..]).unwrap();
 531         assert_eq!(format!("{:?}", s), r#""abc\x01\x02\n\xe2\x80\xa6\xff""#);
 532     }
 533
 534     #[test]
 535     fn borrowed() {
 536         unsafe {
 537             let s = CStr::from_ptr(b"12\0".as_ptr() as *const _);
 538             assert_eq!(s.to_bytes(), b"12");
 539             assert_eq!(s.to_bytes_with_nul(), b"12\0");
 540         }
 541     }
 542
 543     #[test]
 544     fn to_str() {
 545         let data = b"123\xE2\x80\xA6\0";
 546         let ptr = data.as_ptr() as *const libc::c_char;
 547         unsafe {
 548             assert_eq!(CStr::from_ptr(ptr).to_str(), Ok("123…"));
 549             assert_eq!(CStr::from_ptr(ptr).to_string_lossy(), Borrowed("123…"));
 550         }
 551         let data = b"123\xE2\0";
 552         let ptr = data.as_ptr() as *const libc::c_char;
 553         unsafe {
 554             assert!(CStr::from_ptr(ptr).to_str().is_err());
 555             assert_eq!(CStr::from_ptr(ptr).to_string_lossy(), Owned::<str>(format!("123\u{FFFD}")));
 556         }
 557     }
 558
 559     #[test]
 560     fn to_owned() {
 561         let data = b"123\0";
 562         let ptr = data.as_ptr() as *const libc::c_char;
 563
 564         let owned = unsafe { CStr::from_ptr(ptr).to_owned() };
 565         assert_eq!(owned.as_bytes_with_nul(), data);
 566     }
 567
 568     #[test]
 569     fn equal_hash() {
 570         let data = b"123\xE2\xFA\xA6\0";
 571         let ptr = data.as_ptr() as *const libc::c_char;
 572         let cstr: &'static CStr = unsafe { CStr::from_ptr(ptr) };
 573
 574         let mut s = SipHasher::new_with_keys(0, 0);
 575         cstr.hash(&mut s);
 576         let cstr_hash = s.finish();
 577         let mut s = SipHasher::new_with_keys(0, 0);
 578         CString::new(&data[..data.len() - 1]).unwrap().hash(&mut s);
 579         let cstring_hash = s.finish();
 580
 581         assert_eq!(cstr_hash, cstring_hash);
 582     }
 583 }