Абстракции с нулевой стоимостью

Типовые состояния также являются отличным примером абстракций с нулевой стоимостью — способности переносить определенные поведения на этап компиляции или анализа. Эти типовые состояния не содержат фактических данных и вместо этого используются как маркеры. Поскольку они не содержат данных, у них нет фактического представления в памяти во время выполнения:

use core::mem::size_of;

let _ = size_of::<Enabled>();    // == 0
let _ = size_of::<Input>();      // == 0
let _ = size_of::<PulledHigh>(); // == 0
let _ = size_of::<GpioConfig<Enabled, Input, PulledHigh>>(); // == 0

Типы нулевого размера

struct Enabled;

Структуры, определенные таким образом, называются типами нулевого размера, поскольку они не содержат фактических данных. Хотя эти типы ведут себя как "настоящие" на этапе компиляции — их можно копировать, перемещать, брать ссылки на них и т.д., оптимизатор полностью удаляет их.

В этом фрагменте кода:

pub fn into_input_high_z(self) -> GpioConfig<Enabled, Input, HighZ> {
    self.periph.modify(|_r, w| w.input_mode().high_z());
    GpioConfig {
        periph: self.periph,
        enabled: Enabled,
        direction: Input,
        mode: HighZ,
    }
}

Возвращаемая структура GpioConfig никогда не существует во время выполнения. Вызов этой функции обычно сводится к одной инструкции на ассемблере — записи константного значения регистра в адрес регистра. Это означает, что разработанный нами интерфейс типовых состояний является абстракцией с нулевой стоимостью — он не использует больше процессорного времени, оперативной памяти или пространства для кода для отслеживания состояния GpioConfig и преобразуется в тот же машинный код, что и прямой доступ к регистру.

Вложение

В общем, эти абстракции могут быть вложены так глубоко, как вы пожелаете. Пока все используемые компоненты являются типами нулевого размера, вся структура не будет существовать во время выполнения.

Для сложных или глубоко вложенных структур определение всех возможных комбинаций состояний может быть утомительным. В таких случаях можно использовать макросы для генерации всех реализаций.