如何检查 Box 是否为空指针？

Question

我想使用指针或其他东西来实现堆栈。如何检查 Box 是否为空指针？我看到了一些带有Option<Box<T>> 和Box<Option<T>> 的代码，但我不明白这一点。这是我所到之处：

struct Node {
    value: i32,
    next: Box<Node>,
}

struct Stack {
    top: Box<Node>,
}

Answer 1

Box<T> 永远不能为 NULL，因此无需检查。

Box<T> 值将始终完全对齐，非空指针

——std::box

您很可能希望使用Option 来表示值的缺失/存在：

struct Node {
    value: i32,
    next: Option<Box<Node>>,
}

struct Stack {
    top: Option<Box<Node>>,
}

另见：

• Should we use Option or ptr::null to represent a null pointer in Rust?
• How to set a field in a struct with an empty value?
• What is the null pointer optimization in Rust?

Answer 2

你不想要null。 null 是一个不安全的反模式，即使在你必须使用它的语言中，幸好 Rust 让我们摆脱了暴行。 Box<T>总是包含T，从不null。 Rust 没有null 的概念。

正如您正确指出的那样，如果您希望某个值是可选的，请使用Option<T>。不管你是Box<Option<T>> 还是Option<Box<T>> 都没有那么重要，对底层事物有更多了解的人可以指出哪个更有效。

struct Node {
    value: i32,
    next: Option<Box<Node>>,
}

struct Stack {
    top: Option<Box<Node>>,
}

Option 说“这可能存在也可能不存在”，Box 说“这个值在堆上。现在，Option 的优点在于它比null 好得多你必须检查它。你不能忘记，否则编译器会抱怨。这样做的典型方法是使用match

match my_stack.top {
    None => {
        // Top of stack is not present
    }
    Some(x) => {
        // Top of stack exists, and its value is x of type Box<T>
    }
}

Option 类型本身上有tons of helper methods，用于处理常见模式。以下只是我使用的一些最常见的。请注意，所有这些都可以用match 来实现，并且只是便利功能。

以下Java代码的等价物

if (value == null) {
  result = null;
} else {
  result = ...;
}

是

let result = value.map(|v| ...)

或者，如果内部计算也可以产生None，

let result = value.and_then(|v| ...)

如果你想提供一个默认值，比如零，比如

if (value == null) {
  result = 0;
} else {
  result = value;
}

那你想要

result = value.unwrap_or(0)

最好停止思考如何处理null，从头开始学习Option<T>。一旦掌握了窍门，它就会比null 检查更安全、更符合人体工学十倍。

Answer 3

Box<T> 是指向堆上某个位置的指针，其中包含T 类型的一些数据。 Rust 保证 Box<T> 永远不会是空指针，即只要你没有做任何奇怪的事情和 unsafe，地址就应该始终有效。

如果你需要表示一个可能不存在的值（例如这个节点是最后一个节点，所以没有next节点），你可以像这样使用Option类型

struct Node {
    value: i32,
    next: Option<Box<Node>>,
}

struct Stack {
    top: Option<Box<Node>>,
}

现在，有了Option<Box<Node>>，Node 可以有下一个Node 或没有下一个节点。我们可以检查Option 是否不是None 像这样

fn print_next_node_value(node: &Node) {
    match &node.next {
        Some(next) => println!("the next value is {}", next.value),
        None => println!("there is no next node")
    }
}

因为Box 只是指向堆上某个位置的指针，所以最好使用Option<Box<T>> 而不是Box<Option<T>>。这是因为第二个会在堆上分配一个Option<T>，而第一个不会。此外，Option<Box<T>> 和 Box<T> 也同样大（均为 8 字节）。这是因为 Rust 知道 Box<T> 永远不能全为零（即永远不能是空指针），所以它可以使用全 0 的状态来表示 Option<Box<T>> 的 None 情况。