如何创建一个可以在单个单词大小内保存整数或指针的 Rust 类型？

Question

（I\xe2\x80\x99m 指的是装箱作为在运行时区分整数和指针的一种方式。一种技术使用一些编程语言来帮助 GC，如OCaml。不是 RustBox<T>类型。）

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我有一个 Rust 枚举，如下所示：

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#[derive(Clone, Copy, Debug, PartialEq)]\nenum Type<\'ts> {\n    TVar(usize),\n    Constructed(&\'ts ConstructedType<\'ts>),\n}\n

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据我了解，这个枚举的内存布局将是两个单词。一份用于标签，一份用于有效负载。如果可能的话，我想用一个词来表达记忆。

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像OCaml这样的语言使用一种名为 \xe2\x80\x9cinteger boxing\xe2\x80\x9d 的技术，它利用了指针对齐的事实。这意味着最低位将为 0。如果将整数中的位向左移动一位并将整数的最低位设置为 1，则您\xe2\x80\x99 将使用该位作为标记，但代价是一位整数精度。

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Rust 指针保证对齐吗？我如何在 Rust 中为我的类型实现这种技术？

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Answer 1

我可能没有听懂你所说的一切union，但我认为你需要一个.

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#[derive(Clone, Copy, Debug, PartialEq)]\nenum Type<\'ts> {\n    TVar(usize),\n    Constructed(&\'ts ConstructedType<\'ts>),\n}\n\nunion CompactType<\'ts> {\n    num: usize,\n    ptr: &\'ts ConstructedType<\'ts>\n}\n\nimpl<\'ts> From<CompactType<\'ts>> for Type<\'ts> {\n    fn from(compact: CompactType<\'ts>) -> Type<\'ts> {\n        unsafe {\n            if compact.num & 1 == 1 {\n                Type::TVar(compact.num >> 1)\n            } else {\n                Type::Constructed(compact.ptr)\n            }\n        }\n    }\n}\n

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请注意，访问 a 的成员union是不安全的，您必须确保强制执行所有不变量。例如，您必须显式检查是否CompactType使用范围内的值正确创建了 s，并防止在不经过这些检查的情况下构造对象的可能性。

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我建议向 中添加构造函数CompactType，该函数返回 aResult或 an Option，以防您尝试使用太大的数字或指向未正确对齐的类型的指针。当该TryFrom功能稳定后，您可以使用它，但与此同时：

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enum CompactConvertError {\n    NumTooBig(String),\n    PtrNotAligned(String),\n}\n\nimpl<\'ts> Type<\'ts> {\n    fn to_compact(&self) -> Result<CompactType<\'ts>, CompactConvertError> {\n        match self {\n            Type::TVar(num) => {\n                if num >> (mem::size_of::<usize>() * 8 - 1) == 1 {\n                    Err(CompactConvertError::NumTooBig(\n                        String::from("The last bit of the usize cannot be used here"))\n                    )\n                } else {\n                    Ok(CompactType { num: num << 1 | 1usize })\n                }   \n            },\n            Type::Constructed(c) => {\n                if mem::align_of_val(*c) % 2 == 1 {\n                    Err(CompactConvertError::PtrNotAligned(\n                        String::from("The pointer must be to a type with even alignment"))\n                    )\n                } else {\n                    Ok(CompactType { ptr: c })\n                }\n            }\n        }\n    } \n}\n

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这应该足够灵活，可以替换ConstructedType为泛型类型参数。唯一的限制是你不应该将它从引用更改为拥有的值，否则你将不得不担心如何正确删除它\xe2\x80\x94，这对于union稳定 Rust 中的类型尚无法完成。

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至于对齐，如果ConstructedType大小只有 1 个字节，则需要为其添加对齐，以确保它仅在偶数字节上，否则 Rust 可能会选择将它们打包得更紧密：

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#[align(2)]\nstruct ConstructedType<\'ts> { \n    // ...\n}\n

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#[align(2)]如果大小大于 2 个字节，绝对不要添加。也许其他人可以提供使该部分更加健壮的建议。

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