【译】Rust中的Sizedness （七）第三常见的使用ZST的应该是PhantomData。PhantomData是

“

原文链接: https://github.com/pretzelhammer/rust-blog/blob/master/posts/sizedness-in-rust.md

原文标题: Sizedness in Rust

公众号: Rust碎碎念

用户定义的伪Never类型(User-Defined Pseudo Never Types)

尽管定义一个能够强制转换到任意其他类型的类型是不可能的，但是定义一个无法创建实例的类型是有可能的，例如一个没有任何variant的enum:

enum Void {}

这可以让我们从前面的两个例子中移除feature标记并且使用stable版本的Rust来实现它们:

enum Void {}

// example 1
impl FromStr for String {
    type Err = Void;
    fn from_str(s: &str) -> Result<String, Self::Err> {
        Ok(String::from(s))
    }
}

// example 2
fn run_server() -> Result<Void, ConnectionError> {
    loop {
        let (request, response) = get_request()?;
        let result = request.process();
        response.send(result);
    }
}

这是Rust标准库里使用的技术，因为String的FromStr实现里的Err类型是std::convert::Infallible，其定义如下:

pub enum Infallible {}

PhantomData

第三常见的使用ZST的应该是PhantomData。PhantomData是一个零大小标记结构体，可以用于“标记(mark)”一个包含(containing)结构体含有特定的属性。在使用目的上类似于像Sized，Send和Sync这样的自动标记trait，但是作为一个标记结构体在使用上略有不同。对PhantdomData作一个详尽的解释并探讨它的各种用例已经超出了本文的范围，所以，让我们仅仅来看一个简单的示例。回顾一下前面出现的这个代码示例:

#![feature(negative_impls)]

// this type is Send and Sync
struct Struct;

// opt-out of Send trait
impl !Send for Struct {}

// opt-out of Sync trait
impl !Sync for Struct {}

很不幸地，我们不得不使用一个feature标记，我们能否只使用stable版本的Rust就实现相同的结果？正如我们所知，一个类型只有在它所有的成员都是Send和Sync的时候，它才是Send和Sync，因此，我们可以在结构体中添加一个!Send和!Sync成员，比如Rc<()>:

use std::rc::Rc;

// this type is not Send or Sync
struct Struct {
    // adds 8 bytes to every instance
    _not_send_or_sync: Rc<()>,
}

这样并不理想，因为它为Struct的每个实例都增加了大小，而且现在每次要创建一个Struct的时候，我们不得不凭空构造出一个Rc<()>。而PhantomData是一个ZST，同时解决了这两个问题:

use std::rc::Rc;
use std::marker::PhantomData;

type NotSendOrSyncPhantom = PhantomData<Rc<()>>;

// this type is not Send or Sync
struct Struct {
    // adds no additional size to instances
    _not_send_or_sync: NotSendOrSyncPhantom,
}

关键点(Key Takeaway)

PhantomData是一个零大小标记结构体，可以用于标记一个包含结构体为拥有特定的属性

译者注:因不确定PhantomData译为幻影数据是否合适，故此处保留原词。

总结(Conclusion)

只有确定大小类型(sized type)的实例才可以放到栈上，也就是，可以通过传值的方式传递
不确定大小类型(unsized tpe)的实例不能放到栈上而且必须通过传引用的方式传递
指向不确定大小类型(unsized tpe)的指针是双宽度的，因为除了保存指向数据的指针外，还需要额外的比特位来追踪数据的长度或者指向一个vtable
Sized是一个"自动(auto)"标记trait
所有的泛型类型参数默认是被Sized自动约束
如果我们有一个泛型函数，它接收隐于指针后的类型T为参数，例如&T，Box<T>，Rc<T>等，那么我们总是选择退出默认的Sized约束而选用T:?Sized约束
利用切片和Rust的自动类型强制转换能够让我们写出灵活的API
所有的trait默认都是?Sized
对于impl Trait for dyn Trait，要求Trait: ?Sized
我们可以在每个方法上要求Self:Sized
由Sized约束的trait不能转为trait对象
Rust不支持超过2个宽度的指针，因此
- 我们不能把不确定大小类型转为trait对象
- 我们不能有多trait对象，但是我们可以通过把多个trait合并到一个trait里来解决这个问题
用户定义的不确定类型大小类型是个不成熟的特性，现在其局限性超过所能带来的益处
ZST的所有实例都相等
Rust编译器会去优化和ZST相关的交互
!可以被强制转换为其他类型
无法创建一个!的实例，我们可以利用这一点在类型级别把特定状态标记为不可能
PhantomData是一个零大小标记结构体，可以用于把一个包含结构体标记为含有特定属性

讨论(Discuss)

可以在下面这些地方讨论这篇文章

official Rust users forum^[1]
learnrust subreddit^[2]
Twitter^[3]
rust subreddit^[4]

【译】Rust中的Sizedness （七）

用户定义的伪Never类型(User-Defined Pseudo Never Types)

PhantomData

关键点(Key Takeaway)

总结(Conclusion)

讨论(Discuss)

Further Reading

参考资料