“零成本抽象”是什么意思？

Question

我在探索 Rust 时遇到了这个术语。

我看到了关于这个的不同类型的解释，但仍然不太明白。

在嵌入式 Rust 书中，它说

类型状态也是零成本抽象的一个很好的例子

• 移动某些行为以编译时执行或分析的能力。

这些类型状态不包含实际数据，而是用作标记。

由于它们不包含数据，因此它们在运行时在 memory 中没有实际表示：

这是否意味着运行时更快，因为运行时没有 memory？

如果有人可以以易于理解的方式解释它，请欣赏它。

Answer 1

零成本抽象意味着添加更高级别的编程概念，如 generics、collections 等不带来运行时成本，只有编译器时间成本（代码编译速度会更慢）。 零成本抽象上的任何操作都与您使用较低级别的编程概念（for 循环、计数器、ifs 等）手动编写匹配功能一样快。

Answer 2

零成本抽象是在执行速度或 memory 使用方面不承担运行时成本的抽象。

相比之下，虚方法是高成本抽象的一个很好的例子：在许多 OO 语言中，方法调用者的类型是在运行时确定的，这需要维护一个查找表（运行时 memory 用法），然后实际执行查找（每个方法的运行时开销）调用，可能至少是一个额外的指针取消引用）与运行时类型来确定调用哪个版本的方法。 另一个很好的例子是垃圾收集：作为回报，您不必担心您通过 GC 暂停支付的 memory 分配的细节。

Rust 虽然主要尝试实现零成本抽象：让您拥有蛋糕并吃掉它的抽象。 编译器可以安全且正确地转换为不承担额外间接/内存使用的 forms 的那些。 事实上，我知道的唯一一件事（如果我错了，有人会纠正我）你在运行时在 Rust 中真正付出的代价是边界检查。

Answer 3

零成本抽象的概念最初来自功能世界。 但是，该术语来自 C++。 根据 Bjarne Stroustrup 的说法，

通常，C++ 实现遵循零开销原则：不使用什么，就不用付费。 更进一步：你使用的东西，你不能更好地编写代码。

这句话以及大多数答案都未能完整地传达这个想法，因为没有明确说明这些内容的上下文。

如果世界上只有一种编程语言：无论是 Rust 还是 C++，零成本抽象将与大多数其他编译器优化没有区别。 这里的含义是，有无数其他语言可以让你做与 Rust 或 C++ 相同的事情，但成本不为零，而且通常是特定于运行时的成本。