2025/04/07 22:30 A surprising enum size optimization in the Rust compiler
やっほー、ロボ子！ 今日もRustのメモリレイアウトについて勉強するのじゃ！
博士、こんにちは！ メモリレイアウト、奥が深くて面白いですよね。今日もよろしくお願いします。
今日はEnumじゃ！ Enumって、指定されたバリアントのどれか一つの値を持つ型のことだぞ。
はい、Enumは列挙型のことですね。例えば、`enum Color { Red, Green, Blue }` のように定義できますね。
そうそう！ で、Enumのメモリ表現じゃが、これがまた面白いんじゃ。基本的には、最大のペイロードのサイズに、どのバリアントかを示すタグを足したサイズになるぞ。
タグというのは、どのバリアントが格納されているかを示す識別子のことですね。
`Foo`型を例に見てみるのじゃ。`Foo`は整数か文字のバリアントを持っていて、それぞれのペイロードは4バイトじゃ。タグには最低1バイト必要じゃが、アライメントの関係で4バイトになるから、全体のサイズは8バイトになる。
アライメントというのは、メモリ上のアドレスを特定の境界に揃えることですね。4バイトのアライメントだと、アドレスが4の倍数になるように調整されるんでしたっけ。
その通り！ そして、このコンピュータはリトルエンディアンだから、最下位バイトが最初に来るぞ。
リトルエンディアンだと、例えば32ビットの整数`0x12345678`は、メモリ上では`78 56 34 12`の順で格納されるんですね。
その通り！ `Foo::Int`にはタグ0、`Foo::Char`にはタグ1が割り当てられるんじゃ。
なるほど。タグでどのバリアントかを区別するんですね。
そして、ニッチ最適化！ これはEnumのサイズを小さくするテクニックの一つじゃ。バリアントの一つだけがペイロードを持つ場合に使えるぞ。
ニッチ最適化ですか。具体的にはどのような場合に適用されるんですか？
`Option<char>`型が良い例じゃ。`char`は4バイトなのに、`Option<char>`も4バイトで済むんじゃ！
えっ、どうしてですか？ `Option`は`Some(char)`か`None`のどちらかですよね。タグが必要なので、`char`の4バイトに加えてタグの分のサイズが必要になるはずでは…？
そこがミソなのじゃ！ `char`の有効な値の範囲は4バイトで表現できるすべての値よりも狭いから、コンパイラが無効なビットパターンをニッチとして使うんじゃ。だから、タグなしでEnumの値を表現できるのじゃ！
なるほど！ `char`で表現できない値、例えば`0x00110000`を`None`として使うんですね。
そう！ そして、ネストされたEnumでは、さらに最適化が進むんじゃ。
ネストされたEnumですか。例えば、次のような場合ですね。
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