我可以对自己的非指针类型使用“空指针优化”吗？

Question

当您有Option<&T> 时，编译器知道NULL 绝不可能是&T 和encodes the None variant as NULL instead 的值。这样可以节省空间：

use std::mem;

fn main() {
    assert_eq!(mem::size_of::<&u8>(), mem::size_of::<Option<&u8>>());
}

但是，如果您对非指针类型执行相同操作，则不需要额外的位来存储该值，并且需要额外的空间：

use std::mem;

fn main() {
    // fails because left is 1 and right is 2
    assert_eq!(mem::size_of::<u8>(), mem::size_of::<Option<u8>>()); 
}

一般来说，这是正确的。但是，我想选择优化，因为我知道我的类型具有某些不可能的值。作为一个虚构的例子，我可能有一个有年龄的玩家角色。年龄可能不详，但绝不会高到255：

struct Age(u8);

struct Player {
    age: Option<Age>,
}

我希望能够将此约束通知优化器 - Age 永远不会是 255，因此使用该位模式作为 None 是安全的。这可能吗？

Answer 1

从 Rust 1.28 开始，您可以使用 std::num::NonZeroU8（和朋友）。这充当了一个包装器，告诉编译器一个数字的内容将永远包含文字零。这也是为什么Option<Box<T>> 是指针大小的原因。

这是一个示例，展示了如何创建 Age 并读取其有效负载。

use std::num::NonZeroU8;

struct Age(NonZeroU8);

impl Age {
    pub fn new(age: u8) -> Age {
        let age = NonZeroU8::new(age).expect("Age cannot be zero!");
        Age(age)
    }

    pub fn age(&self) -> u8 {
        self.0.get()
    }
}

struct Player {
    age: Option<Age>,
}

fn main() {
    println!("size: {}", std::mem::size_of::<Player>());
    // Output: size: 1
}