¿Cuál es la sobrecarga del tipo de opción de Rust?


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En Rust, las referencias nunca pueden ser nulas, por lo que en caso de que realmente necesite un valor nulo, como una lista vinculada, use el Optiontipo:

struct Element {
    value: i32,
    next: Option<Box<Element>>,
}

¿Cuánta sobrecarga implica esto en términos de asignación de memoria y pasos para desreferenciar en comparación con un puntero simple? ¿Hay algo de "magia" en el compilador / tiempo de ejecución para hacer que Optionsea ​​gratis o menos costoso que si uno lo implementara Optionuno mismo en una biblioteca no central usando la misma enumconstrucción o envolviendo el puntero en un vector?

Respuestas:


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Sí, hay algo de magia del compilador que optimiza Option<ptr>a un solo puntero (la mayoría de las veces).

use std::mem::size_of;

macro_rules! show_size {
    (header) => (
        println!("{:<22} {:>4}    {}", "Type", "T", "Option<T>");
    );
    ($t:ty) => (
        println!("{:<22} {:4} {:4}", stringify!($t), size_of::<$t>(), size_of::<Option<$t>>())
    )
}

fn main() {
    show_size!(header);
    show_size!(i32);
    show_size!(&i32);
    show_size!(Box<i32>);
    show_size!(&[i32]);
    show_size!(Vec<i32>);
    show_size!(Result<(), Box<i32>>);
}

Se imprimen los siguientes tamaños (en una máquina de 64 bits, por lo que los punteros son de 8 bytes):

// As of Rust 1.22.1
Type                      T    Option<T>
i32                       4    8
&i32                      8    8
Box<i32>                  8    8
&[i32]                   16   16
Vec<i32>                 24   24
Result<(), Box<i32>>      8   16

Tenga en cuenta que &i32, Box, &[i32], Vec<i32>todo el uso de la optimización no anulable puntero dentro de una Option!


38
Además, esta optimización se produce en todas las Optionenumeraciones " similares", por lo que también funcionará para un archivo Option.
Paul Stansifer

4
También tenga en cuenta que esta optimización no se puede apilar. Esto se puede ver en la última línea del ejemplo. A medida que especifica el tipo para Aceptar como (), ese tipo de resultado específico se convierte en una "opción como enumeración" y, por lo tanto, no se puede optimizar en el nivel de opción. Pero si lo intentas Result<i32, i32>, puedes ver que la optimización se aplica nuevamente.
Pajn

5
@Pajn Parece que, al menos a partir de marzo de 2020, este tipo de optimización se puede apilar siempre que haya suficientes representaciones binarias no válidas. Por supuesto, los punteros que no aceptan valores NULL normalmente solo tienen una representación binaria no válida.
Vaelus
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