我们应该使用 Option 还是 ptr::null 来表示 Rust 中的空指针？

Posted 2023-02-22

【中文标题】我们应该使用 Option 还是 ptr::null 来表示 Rust 中的空指针？

【英文标题】：Should we use Option or ptr::null to represent a null pointer in Rust?

【发布时间】：2019-06-09 06:25:45

【问题描述】：

标准库的链表Nodeuses the Option type：

struct Node<T> 
    next: Option<NonNull<Node<T>>>,
    prev: Option<NonNull<Node<T>>>,
    element: T,

并使用以下代码创建一个节点：

Node 
    next: None,
    prev: None,
    element,

BTree的LeafNode的实现，标准库uses a raw pointer for the parent node：

struct LeafNode<K, V> 
    parent: *const InternalNode<K, V>,
    parent_idx: MaybeUninit<u16>,
    len: u16,
    keys: MaybeUninit<[K; CAPACITY]>,
    vals: MaybeUninit<[V; CAPACITY]>,

并创建新的叶节点by setting parent to ptr::null:

LeafNode 
    keys: MaybeUninit::uninitialized(),
    vals: MaybeUninit::uninitialized(),
    parent: ptr::null(),
    parent_idx: MaybeUninit::uninitialized(),
    len: 0

我们可以用nullptr在C++中实现上面的代码，那么Option和std::ptr::null()代表空指针有什么区别呢？表示空指针的推荐方式是什么？

【问题讨论】：

你问的是Option<NonNull<T>>和*mut T的区别吗？

@E_net4wisheshappyholidays 我的意思是，Option和std::ptr::null()实现nullptr有什么区别，推荐哪种方式实现nullptr？

【参考方案1】：

一般来说，我建议使用NonNull<T> 而不是*const T 或*mut T，适当地使用Option 来识别指针何时可能为空。

原因有两个：

在使用NonNull 时，null 是否为有效值已记录并强制。 *const T 和 *mut T 本质上是可以互换的，并且确实可以相互转换，因此 const 或 mut 可能会提供一种虚假的安全感。

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BTree 的实现可能根本没有移植到 NonNull，这是相对较新的 - 它仅在 1.25 中稳定。

【讨论】：

NonNull 文档说：“如果您不确定是否应该使用 NonNull，请使用 *mut T！”