optimization - 我可以将 "null pointer optimization"用于我自己的非指针类型吗？

Question

当你有一个 Option<&T> ，编译器知道 NULL永远不是 &T 的可能值, 和 encodes the None variant as NULL instead .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的操作，则没有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，我想选择加入优化，因为我知道我的类型有某些不可能的值。作为一个虚构的例子，我可能有一个有年龄的玩家角色。年龄可能未知，但绝不会像255那么高:

struct Age(u8);

struct Player {
    age: Option<Age>,
}

我希望能够将此约束通知优化器 - Age永远不可能是255 ，因此可以安全地将该位模式用作 None .这可能吗？

Answer 1

从 Rust 1.28 开始，您可以使用 std::num::NonZeroU8 (和 friend )。这充当一个包装器，告诉编译器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。

这里有一个例子展示了如何创建一个 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
}