Figure 6.2: Struct and inherent implementation

1. Diagrammtyp & Architektur-Kontext

• Klassifikation: UML-Klassendiagramm mit proprietärem Stereotypen-Profil für das Rust-Typsystem (Struktur- und Schnittstellenmodellierung).
• Architektur-Kontext: AUTOSAR Adaptive Platform (AP), Dokument AUTOSAR_AP_EXP_ARARustApplications (Dokument-ID 1079, gültig für R23-11, R24-11, R25-11).
• Technischer Zweck: Definition der normativ-semantischen Abbildung von Rust-Sprachkonstrukten auf UML-Artefakte. Da klassische UML-Klassen auf objektorientierte Paradigmen (C++) ausgelegt sind, spezifiziert dieses Diagramm das einheitliche Mapping für Datenstrukturen (struct) und deren inhärente Implementierungsblöcke (impl MyStruct { ... }) im modellbasierten Software-Design von Adaptive Applications (AAs).

2. Komponenten, Entitäten & Schnittstellen

• Entität / Basistyp:
  • «Struct» module1::MyStruct: Repräsentiert eine Rust-Strukturdeklaration innerhalb des Modulpfads/Namespace module1.
• Attribute (Field Compartment):
  • + field1: u32: Öffentliches Feld (pub field1: u32) mit primitivem Unsigned-32-Bit-Typ. Sichtbarkeitsmodifikator + mappt direkt auf pub, das Fehlen eines Modifikators würde der standardmäßigen Modulprivatheit entsprechen.
• Operationen & assoziierte Funktionen (Inherent Implementation Compartment):
  • - method2(self: &): Private Instanzmethode (fn method2(&self)). Der Parameter self: & modelliert eine unveränderliche Ausleihe (shared/immutable borrow).
  • + func1(): Öffentliche assoziierte Funktion (pub fn func1()). Das Fehlen eines self-Receivers kennzeichnet eine statische Funktion bzw. einen Konstruktor (Aufruf via module1::MyStruct::func1()).
  • «async» + method1(self: &mut, p1: u32, p2: &mut u32, p3: &'a u16):
    • «async»: Kennzeichnet eine asynchrone Funktion (pub async fn method1(...)), deren Rückgabetyp implizit einen Future darstellt.
    • self: &mut: Exklusive veränderliche Ausleihe (mutable borrow).
    • p1: u32: Pass-by-Value (Copy-Semantik des Primitivtyps).
    • p2: &mut u32: Veränderliche Referenz auf einen 32-Bit-Ganzzahlwert.
    • p3: &'a u16: Unveränderliche Referenz mit expliziter Lebenszeit-Annotation ('a) zur formalen Modellierung von Lifetimes im UML-Design.
  • «extern "C"» + my_extern_func():
    • «extern "C"»: Spezifiziert die FFI-ABI-Konvention (pub extern "C" fn my_extern_func()). Dient dem Linken gegen C/C++-Artefakte ohne Name-Mangling.
  • «unsafe» + my_unsafe func():
    • «unsafe»: Deklariert eine ungesicherte Funktion (pub unsafe fn my_unsafe_func()), die dereferenzierte Roh-Zeiger, direkte Speicherzugriffe oder FFI kapselt und vom Aufrufer einen unsafe-Block verlangt.

3. Dynamisches Verhalten & Sequenzablauf (falls zutreffend)

• Synchroner Pfad:
  • method2, func1, my_extern_func und my_unsafe func blockieren den ausführenden Thread synchron bis zur Rückkehr.
• Asynchroner Pfad & Task-Scheduling:
  • «async» method1: Erzeugt bei Aufruf einen Zustandsautomaten (Future), der an den asynchronen ARA-Executor übergeben wird. Die Ausführung wird bei I/O- oder Event-Abhängigkeiten suspendiert (Poll::Pending), wodurch der OS-Thread für andere Tasks freigegeben wird. Das Aufwecken erfolgt über den verknüpften Waker.
• Borrow-Checker-Restriktionen:
  • Aufrufe von method1 schließen aufgrund von self: &mut jeden parallelen Zugriff auf dieselbe Instanz von MyStruct strikt aus (Compiler-erzwungener Daten-Race-Ausschluss).
  • Parallele Aufrufe von method2 (self: &) sind thread-übergreifend zulässig, sofern der Typ Sync implementiert.

4. Normative Relevanz & Entwickler-Hinweise

• Generatoren & Tooling: UML-Modelle dieses Formats dienen Codegeneratoren (ARXML-zu-Rust / Franca-zu-Rust Bindings) als Eingabe zur exakten Generierung von Funktionssignaturen inklusive Lifetime-Parametern ('a) und Mutability-Garantien.
• Schnittstelle zum C++-ARA-Core:
  • «extern "C"» ist die zwingende Brücke für Interoperabilität mit dem bestehenden AUTOSAR-C++14-Stack (ara::core, ara::com, Adaptive Platform OS / POSIX).
  • Rust-Entwickler müssen sicherstellen, dass über FFI-Grenzen übergebene Typen FFI-sicher (#[repr(C)]) sind.
• Funktionale Sicherheit (ISO 26262):
  • Methoden unter «unsafe» markieren explizite Sicherheitsgrenzen. Für diese existiert in ASIL-relevanten Systemen eine Nachweispflicht: Sie erfordern dedizierte Begründungen im Safety Manual sowie isolierte Unit-Tests mit verifizierten Vor- und Nachbedingungen.
• Architektureinschränkung:
  • Im Gegensatz zu C++-UML-Klassen dürfen diese Operationen nicht als virtuelle Methoden oder Basisklassen-Polymorphie interpretiert werden. Dynamischer Dispatch in Rust wird ausschließlich über separate «Trait»-Diagramme abgebildet.