深入浅出 Rust 中 Sizedness 的奥秘（第四部分）

2023-10-22 20:52:42

Sizedness 在 Rust 中的含义（第四部分）

本文将探究 Rust 中 Sizedness 的进一步复杂性，重点关注对象安全和 trait 对象的 Sizedness 约束。

对象安全和 Sizedness

尽管一个 trait 被标记为对象安全，但仍然存在与 Sizedness 相关的特殊情况，这些情况限制了哪些类型可以转换为 trait 对象，以及可以通过一个 trait 对象表示多少种和哪种类型的 trait。

接收可变长度类型

考虑以下代码片段：

fn print_string(s: &String) {
    println!("{}", s);
}

fn print_dyn_to_str(s: &dyn ToStr) {
    println!("{}", s.to_str());
}

print_string 函数接受一个对 String 的引用，而 print_dyn_to_str 函数接受一个对实现 ToStr trait 的类型的引用。根据我们的直觉，我们可能会期望能够传递一个 String 变量给 print_dyn_to_str 函数，因为它实现了 ToStr trait。

然而，由于 String 不是一个 Sized 类型，因此无法将它转换为 trait 对象。这是因为 trait 对象的内存布局必须在编译时已知，而 String 的内存布局取决于其长度，这在编译时是未知的。

因此，以下代码将导致编译错误：

let s = String::from("Hello, world!");
print_dyn_to_str(&s); // 编译错误

限制 trait 对象的多态性

Sizedness 约束也限制了可以通过一个 trait 对象表示的 trait 的数量和类型。

trait 对象只能表示有限数量的 Sized trait。这是因为 trait 对象的内存布局必须包含其所有实现 trait 的字段，并且这些字段必须在编译时已知。

此外，trait 对象只能表示可共享的 trait。可共享 trait 是那些不包含任何可变状态的 trait。

实例

以下是一些 Sizedness 约束如何影响 trait 对象使用的实际示例：

Send 和 Sync trait 是可共享的 Sized trait。因此，trait 对象可以表示实现 Send 和 Sync 的类型。
RefCell 和 Mutex trait 不是可共享的 trait，因为它们包含可变状态。因此，trait 对象不能表示实现这些 trait 的类型。
Iterator trait 是一个可共享的 trait，但它不是 Sized。因此，trait 对象可以表示实现 Iterator trait的 Sized 类型，但不能表示实现 Iterator trait的非 Sized 类型（例如 String）。