Rust中的递归struct的注意点

栏目: 编程语言 · Rust · 发布时间: 7年前

内容简介:原文链接:我们来看一个例子吧:编译会出错:

原文链接: https://stackoverflow.com/questions/25296195/why-are-recursive-struct-types-illegal-in-rust

我们来看一个例子吧:

struct Person {
    mother: Option<Person>,
    father: Option<Person>,
    partner: Option<Person>,
}

fn main() {
    let susan = Person {
        mother: None,
        father: None,
        partner: None,
    };

    let john = Person {
        mother: None,
        father: None,
        partner: Some(susan),
    };
}

编译会出错:

error[E0072]: recursive type `Person` has infinite size
 --> recursive.rs:1:1
  |
1 | struct Person {
  | ^^^^^^^^^^^^^ recursive type has infinite size
2 |     mother: Option<Person>,
  |     ---------------------- recursive without indirection
3 |     father: Option<Person>,
  |     ---------------------- recursive without indirection
4 |     partner: Option<Person>,
  |     ----------------------- recursive without indirection
  |
  = help: insert indirection (e.g., a `Box`, `Rc`, or `&`) at some point to make `Person` representable

出错的意思:Person是无限大小的。

在Rust中该怎么修复呢?上面也提示了使用 Box , Rc , & 。 将 Person 放进一个 Box ,然后就正常work了。

struct Person {
    mother: Option<Box<Person>>,
    father: Option<Box<Person>>,
    partner: Option<Box<Person>>,
}

fn main() {
    let susan = Person {
        mother: None,
        father: None,
        partner: None,
    };

    let john = Person {
        mother: None,
        father: None,
        partner: Some(Box::new(susan)),
    };
}

这背后究竟是为什么呢?

我们都知道Rust在编译的时候就需要知道一个类型究竟该分配多少内存。如果一个类型的内存不知道是多少的话,比如说上面的recursive就是其中一种,需要无限的空隙间,Rust就会在编译阶段直接报错。

但是 Box 是知道空间大小的,上面的例子中就在一个递归中插入一个box。Susan有一个mother,father和partner,他们每一个都有一个mother,father,partner……而Box使用一个指针,这个指针是固定大小动态内存分配的。

structs , enums (tuples)中的数据是直接内联存储在struct值的内存中的。给定一个struct:

struct Recursive {
    x: u8,
    y: Option<Recursive>
}
现在我们来计算该大小:size_of:: ()。很明显,x字段需要1byte, Option也需要1byte作为判别,然后就是struct中包含的Recursive的size_of::

()

size_of::<Recursive>() = 2 + size_of::<Recursive>()

这个size将会变得无限的大:

Recursive ==
(u8, Option<Recursive>) ==
(u8, Option<(u8, Option<Recursive>)>) ==
(u8, Option<(u8, Option<(u8, Option<Recursive>)>)>) ==
...

Box<T> 是一个指针,有固定的大小的,所以(u8, Option >)的大小就是 1 + 8 bytes,此时Rust编译就知道该分配多少内存。


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