4.3 枚举

译文 · 基于 Comprehensive Rust

原文链接: https://google.github.io/comprehensive-rust/user-defined-types/enums.html

4.3 枚举

enum 关键字可以创建具有若干不同变体（variant）的类型：

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// Copyright 2023 Google LLC
// SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
#[derive(Debug)]
enum Direction {
    Left,
    Right,
}

#[derive(Debug)]
enum PlayerMove {
    Pass,                        // 简单变体
    Run(Direction),              // 元组变体
    Teleport { x: u32, y: u32 }, // 结构体变体
}

fn main() {
    let dir = Direction::Left;
    let player_move: PlayerMove = PlayerMove::Run(dir);
    println!("On this turn: {player_move:?}");
}

要点：

• 枚举可以把一组值归集到同一类型下。
• Direction 是带有变体的类型。它有两个值：Direction::Left 和 Direction::Right。
• PlayerMove 是带有三个变体的类型。除了各变体携带的数据外，Rust 还会存储一个判别式（discriminant），以便在运行时知道某个 PlayerMove 值属于哪个变体。
• 这时可以比较结构体与枚举：
  • 两者都可以有无字段的简单形式（单元结构体 / 单元变体），或带不同类型字段的形式（变体载荷）。
  • 你也可以用多个独立结构体来实现枚举的不同变体，但那样它们就不是同一类型；而在同一个枚举中定义时则是同一类型。
• Rust 用尽量少的空间存储判别式。

  • 必要时会存储所需最小尺寸的整数。

  • 若允许的变体值并未覆盖所有位模式，会用无效位模式来编码判别式（「niche 优化」）。例如，Option<&u8> 要么存储指向整数的指针，要么用 NULL 表示 None 变体。

  • 需要时可以控制判别式（例如为了与 C 兼容）：

    ```rust
    

    // Copyright 2023 Google LLC // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0

    #[repr(u32)] enum Bar { A, // 0 B = 10000, C, // 10001 }

    fn main() { println!(“A: {}”, Bar::A as u32); println!(“B: {}”, Bar::B as u32); println!(“C: {}”, Bar::C as u32); }

    
    没有 `repr` 时，判别式类型占 2 字节，因为 10001 能放进 2 字节。
    

延伸阅读

Rust 有多种优化，可以让枚举占用更少空间。

• 空指针优化：对 某些类型，Rust 保证 size_of::<T>() 等于 size_of::<Option<T>>()。

  若想展示位表示在实践中可能长什么样，可用下面的示例代码。务必注意：编译器对此表示不做任何保证，因此这段代码完全是 unsafe 的。

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  // Copyright 2023 Google LLC // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 # use std::mem::transmute; macro_rules! dbg_bits { ($e:expr, $bit_type:ty) => { println!("- {}: {:#x}", stringify!($e), transmute::<_, $bit_type>($e)); }; } fn main() { unsafe { println!("bool:"); dbg_bits!(false, u8); dbg_bits!(true, u8); println!("Option<bool>:"); dbg_bits!(None::<bool>, u8); dbg_bits!(Some(false), u8); dbg_bits!(Some(true), u8); println!("Option<Option<bool>>:"); dbg_bits!(Some(Some(false)), u8); dbg_bits!(Some(Some(true)), u8); dbg_bits!(Some(None::<bool>), u8); dbg_bits!(None::<Option<bool>>, u8); println!("Option<&i32>:"); dbg_bits!(None::<&i32>, usize); dbg_bits!(Some(&0i32), usize); } }