Rust 的 Option 类型的开销是多少？

Question

在 Rust 中，引用永远不能为 null，因此如果您确实需要 null，例如链表，则使用 Option 类型：

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

与简单的指针相比，在内存分配和取消引用的步骤方面涉及多少开销？编译器/运行时是否有一些“魔法”可以使Option免费，或者比使用相同enum构造在非核心库中自己实现Option的成本更低，或者通过将指针包装在向量中？

Answer 1

是的，有一些编译器魔法可以将 Option<ptr> 优化为单个指针（大部分时间）。

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>>);
}

打印以下大小（在 64 位机器上，因此指针为 8 个字节）：

// 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

请注意，&i32、Box、&[i32]、Vec<i32> 都在 Option 中使用不可空指针优化！