Option<T>

本集目標

認識 Rust 標準庫最重要的泛型 enum——Option<T>，理解它如何取代 null 並防止執行時期錯誤。

概念說明

null 的問題

在某些程式語言裡，任何變數都可能是 null（空值）。這導致一個經典問題：你以為變數有值，用了它，結果執行時炸掉——「null pointer exception」。null 的發明者 Tony Hoare 甚至稱它為「十億美金的錯誤」。

Rust 的解法很簡單：沒有 null。

取而代之的是一個泛型 enum：Option<T>。

Option 的定義

Option<T> 長這樣（標準庫已經幫你定義好了）：

enum Option<T> {
    Some(T),
    None,
}

fn main() {}

看起來是不是很像第 3 集我們自己寫的 Maybe<T>？沒錯！概念完全一樣：

• Some(T) 表示「有一個 T 型別的值」
• None 表示「沒有值」

強制處理 None

Option 的厲害之處在於：編譯器強制你處理「沒有值」的情況。你不能直接把 Option<i32> 當成 i32 來用，必須先檢查它到底是 Some 還是 None。

這就是用 match 的時候了：

fn main() {
    let maybe_value = Some("bruh");
    match maybe_value {
        Some(v) => println!("有值：{}", v),
        None => println!("沒有值"),
    }
}

Option 不用寫完整路徑

因為 Option、Some、None 實在太常用了，Rust 預設就把它們引入到每個檔案裡。所以你不需要寫 Option::Some(42)，直接寫 Some(42) 就好。

零成本的秘密：niche optimization

一個有趣的小知識：Option<&T> 和普通的參考 &T 佔用一樣大的記憶體！

因為參考 &T 不可能是 null，所以 Rust 在記憶體中聰明地用 null 來代表 None，不需要額外的空間。這叫做 niche optimization——利用型別中「不可能出現的值」來塞額外的資訊。

範例程式碼

// 在切片中找到第一個偶數，找不到就回傳 None
fn find_even(numbers: &[i32]) -> Option<i32> {
    for n in numbers {
        if n % 2 == 0 {
            return Some(*n);
        }
    }
    None
}

fn main() {
    let nums = vec![1, 3, 5, 8, 11];
    let result = find_even(&nums);

    // 用 match 取出 Option 的值
    match result {
        Some(n) => println!("找到偶數：{}", n),
        None => println!("沒有偶數"),
    }

    let odds = vec![1, 3, 5, 7];
    let result2 = find_even(&odds);

    match result2 {
        Some(n) => println!("找到偶數：{}", n),
        None => println!("沒有偶數"),
    }
}

重點整理

• Option<T> 是 Rust 用來表達「可能沒有值」的泛型 enum，取代了其他語言的 null
• Some(T) 表示有值，None 表示沒有值
• 編譯器強制你處理 None 的情況，執行時期不會有 null pointer exception
• Option、Some、None 太常用，Rust 預設就引入了，不需要額外路徑
• niche optimization：Option<&T> 和 &T 大小相同，零額外成本