Rust中的遞迴struct的注意點

原文連結：ofollow,noindex">https://stackoverflow.com/questions/25296195/why-are-recursive-struct-types-illegal-in-rust

我們來看一個例子吧：

struct Person {
mother: Option<Person>,
father: Option<Person>,
partner: Option<Person>,
}

fn main() {
let susan = Person {
mother: None,
father: None,
partner: None,
};

let john = Person {
mother: None,
father: None,
partner: Some(susan),
};
}

編譯會出錯：

error[E0072]: recursive type `Person` has infinite size
 --> recursive.rs:1:1
|
1 | struct Person {
| ^^^^^^^^^^^^^ recursive type has infinite size
2 |mother: Option<Person>,
|---------------------- recursive without indirection
3 |father: Option<Person>,
|---------------------- recursive without indirection
4 |partner: Option<Person>,
|----------------------- recursive without indirection
|
= help: insert indirection (e.g., a `Box`, `Rc`, or `&`) at some point to make `Person` representable

出錯的意思：Person是無限大小的。

在Rust中該怎麼修復呢？上面也提示了使用Box ,Rc ,& 。 將Person 放進一個Box ,然後就正常work了。

struct Person {
mother: Option<Box<Person>>,
father: Option<Box<Person>>,
partner: Option<Box<Person>>,
}

fn main() {
let susan = Person {
mother: None,
father: None,
partner: None,
};

let john = Person {
mother: None,
father: None,
partner: Some(Box::new(susan)),
};
}

這背後究竟是為什麼呢？

我們都知道Rust在編譯的時候就需要知道一個型別究竟該分配多少記憶體。如果一個型別的記憶體不知道是多少的話，比如說上面的recursive就是其中一種，需要無限的空隙間，Rust就會在編譯階段直接報錯。

但是Box 是知道空間大小的，上面的例子中就在一個遞迴中插入一個box。Susan有一個mother，father和partner，他們每一個都有一個mother，father，partner……而Box使用一個指標，這個指標是固定大小動態記憶體分配的。

在structs ,enums （tuples）中的資料是直接內聯儲存在struct值的記憶體中的。給定一個struct：

struct Recursive {
x: u8,
y: Option<Recursive>
}

size_of::<Recursive>() = 2 + size_of::<Recursive>()

這個size將會變得無限的大：

Recursive ==
(u8, Option<Recursive>) ==
(u8, Option<(u8, Option<Recursive>)>) ==
(u8, Option<(u8, Option<(u8, Option<Recursive>)>)>) ==
...

而Box<T> 是一個指標，有固定的大小的，所以(u8, Option >)的大小就是 1 + 8 bytes，此時Rust編譯就知道該分配多少記憶體。