为什么这个 Rust 枚举不小？答案

【问题标题】：Why is this Rust enum not smaller?为什么这个 Rust 枚举不小？
【发布时间】：2019-12-11 02:19:11
【问题描述】：

考虑一下这个愚蠢的枚举：

enum Number {
    Rational {
        numerator: i32,
        denominator: std::num::NonZeroU32,
    },
    FixedPoint {
        whole: i16,
        fractional: u16,
    },
}

Rational 变体中的数据占 8 个字节，FixedPoint 变体中的数据占 4 个字节。 Rational 变体有一个必须为非零的字段，所以我希望枚举布局规则将其用作鉴别器，零表示存在 FixedPoint 变体。

但是，这个：

fn main() {
    println!("Number = {}", std::mem::size_of::<Number>(),);
}

打印：

Number = 12

因此，枚举为显式鉴别器获得空间，而不是利用非零字段的存在。

为什么编译器不能使这个枚举更小？

【问题讨论】：

这个之前已经讨论过了。我想答案是编译器还不够聪明（还）
@DenysSéguret：布局是Rational::numerator 和FixedPoint 重叠，而Rational::denominator 不与任何东西重叠。如果Rational::denominator占用的内存为0，则为FixedPoint，否则为Rational。
相关：stackoverflow.com/questions/16504643/…
这是issue #46213。几年前，我尝试自己实施它，但没有成功。但是，与此同时，rustc 中的情况发生了变化，我认为现在可能更容易了。

标签： enums rust memory-layout

【解决方案1】：

尽管像Option<&T>can be handled without reserving space for the tag 这样的简单案例，rustc 中的布局计算器仍然不够聪明，无法优化具有多个非空变体的枚举的大小。

这是 GitHub 上的 issue #46213。

你问的情况很明确，但也有类似的情况，枚举看起来应该优化，但实际上不可能，因为优化会排除内部参考;例如，见Why does Rust use two bytes to represent this enum when only one is necessary?

【讨论】：