为什么具有 Vec<i64> 变体的枚举没有内存开销？

Question

我很困惑为什么以下代码中 Vec<i64> 和 VecEnum 的大小相同：

pub enum VecEnum {
    Abc,
    Vec(Vec<i64>),
}

pub enum IntEnum {
    Abc,
    Int(i64),
}

pub fn main() {
    println!("IntEnum: {} bytes", core::mem::size_of::<IntEnum>());
    println!("i64: {} bytes", core::mem::size_of::<i64>());
    println!("VecEnum: {} bytes", core::mem::size_of::<VecEnum>());
    println!("Vec<i64>: {} bytes", core::mem::size_of::<Vec<i64>>());
}

输出如下：

IntEnum: 16 bytes 
i64: 8 bytes      
VecEnum: 24 bytes 
Vec<i64>: 24 bytes

对于 i64，它的行为符合预期：具有 i64 变体的枚举需要额外的空间来编码枚举标记。但为什么 Vec 的情况并非如此，它仅由堆栈内存的 3 个 8 字节值（ptr、len、capacity）组成？

有人可以解释一下内存布局是如何工作的以及幕后发生了什么吗？

Answer 1

这里有一个所谓的类似 Option 的枚举：

类似选项的枚举是一个 2 变体，enum其中：

• 没有enum明确的#[repr(...)]，并且
• 一种变体只有一个字段，并且
• 另一个变体没有字段（“单位变体”）。

VecEnum（基本上，和之间没有显着差异Option<Vec<i64>>。）

进一步阅读上面的链接，我们可以看到编译器能够有效地使用有效负载类型 ( Vec<i64>) 的“利基”（非法值）作为无有效负载变体的枚举值。这称为“判别式省略”。

最明显和众所周知的例子是Option<&T>。由于引用不能为空，因此零值是可用于存储None变体的利基。这使得&T和Option<&T>具有相同的尺寸。

同样的事情也发生在这里。的第一个字段Vec<T>是RawVec<T>（内部类型），其第一个字段是称为的（文档隐藏）类型Unique<T>：

围绕原始非空的包装*mut T...

好吧，如果编译器知道Unique<T>不能为空，那么该字段中的空指针就是该Vec<T>类型的一个利基，因此可以将其用作替代判别式，并执行判别式省略。

请特别注意，“全零”并不是唯一有效的利基。任何对于有效负载类型来说是非法值的位模式都可以使用。例如，如果编译器知道类型包装f64可以保证所包含的值不能是NaN，则Option<NotNanF64>可以表示None为NaN位模式。然而，“不允许空指针的类型中的空指针”很容易成为最常见的利基市场。