Chi phí của loại Rust's Option là gì?

Trong Rust, các tham chiếu không bao giờ có thể là null, vì vậy trong trường hợp bạn thực sự cần null, chẳng hạn như danh sách được liên kết, bạn sử dụng Optionkiểu:

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

Bao nhiêu chi phí liên quan đến điều này về cấp phát bộ nhớ và các bước để bỏ qua so với một con trỏ đơn giản? Có "phép thuật" nào đó trong trình biên dịch / thời gian chạy để làm cho không Optiontốn chi phí hoặc ít tốn kém hơn so với việc một người tự thực hiện Optiontrong một thư viện không lõi bằng cách sử dụng cùng một enumcấu trúc hoặc bằng cách bao bọc con trỏ trong một vectơ?

Có, có một số phép thuật trình biên dịch tối ưu hóa Option<ptr>cho một con trỏ duy nhất (hầu hết thời gian).

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>>);
}

Các kích thước sau được in (trên máy 64 bit, vì vậy con trỏ là 8 byte):

// 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

Lưu ý rằng &i32, Box, &[i32], Vec<i32>tất cả sử dụng các phi nullable con trỏ tối ưu hóa bên trong một Option!