“零成本抽象”是什么意思？

Question

我在探索 Rust 時遇到了這個術語。

我看到了關於這個的不同類型的解釋，但仍然不太明白。

在嵌入式 Rust 書中，它說

類型狀態也是零成本抽象的一個很好的例子

• 移動某些行為以編譯時執行或分析的能力。

這些類型狀態不包含實際數據，而是用作標記。

由於它們不包含數據，因此它們在運行時在 memory 中沒有實際表示：

這是否意味着運行時更快，因為運行時沒有 memory？

如果有人可以以易於理解的方式解釋它，請欣賞它。

Answer 1

零成本抽象意味着添加更高級別的編程概念，如 generics、collections 等不帶來運行時成本，只有編譯器時間成本（代碼編譯速度會更慢）。 零成本抽象上的任何操作都與您使用較低級別的編程概念（for 循環、計數器、ifs 等）手動編寫匹配功能一樣快。

Answer 2

零成本抽象是在執行速度或 memory 使用方面不承擔運行時成本的抽象。

相比之下，虛方法是高成本抽象的一個很好的例子：在許多 OO 語言中，方法調用者的類型是在運行時確定的，這需要維護一個查找表（運行時 memory 用法），然后實際執行查找（每個方法的運行時開銷）調用，可能至少是一個額外的指針取消引用）與運行時類型來確定調用哪個版本的方法。 另一個很好的例子是垃圾收集：作為回報，您不必擔心您通過 GC 暫停支付的 memory 分配的細節。

Rust 雖然主要嘗試實現零成本抽象：讓您擁有蛋糕並吃掉它的抽象。 編譯器可以安全且正確地轉換為不承擔額外間接/內存使用的 forms 的那些。 事實上，我知道的唯一一件事（如果我錯了，有人會糾正我）你在運行時在 Rust 中真正付出的代價是邊界檢查。

Answer 3

零成本抽象的概念最初來自功能世界。 但是，該術語來自 C++。 根據 Bjarne Stroustrup 的說法，

通常，C++ 實現遵循零開銷原則：不使用什么，就不用付費。 更進一步：你使用的東西，你不能更好地編寫代碼。

這句話以及大多數答案都未能完整地傳達這個想法，因為沒有明確說明這些內容的上下文。

如果世界上只有一種編程語言：無論是 Rust 還是 C++，零成本抽象將與大多數其他編譯器優化沒有區別。 這里的含義是，有無數其他語言可以讓你做與 Rust 或 C++ 相同的事情，但成本不為零，而且通常是特定於運行時的成本。