Rust 我可以在两个特征(traits)之间进行 Select 吗

发布于12月23日

有没有一种方法可以将一种trait 转换成另一种？

我有trait Foo和Bar，还有trait Vec<Box<dyn Foo>>.我知道Vec中的一些项目实现了Bartrait ，但我有没有办法针对它们？

我不明白这是否可能.

trait Foo {
    fn do_foo(&self);
}

trait Bar {
    fn do_bar(&self);
}

struct SomeFoo;

impl Foo for SomeFoo {
    fn do_foo(&self) {
        println!("doing foo");
    }
}

struct SomeFooBar;

impl Foo for SomeFooBar {
    fn do_foo(&self) {
        println!("doing foo");
    }
}

impl Bar for SomeFooBar {
    fn do_bar(&self) {
        println!("doing bar");
    }
}

fn main() {
    let foos: Vec<Box<dyn Foo>> = vec![Box::new(SomeFoo), Box::new(SomeFooBar)];

    for foo in foos {
        foo.do_foo();

        // if let Some(val) = foo.downcast_whatever::<Bar>() {
        //     val.bar();
        // }
    }
}

[Playground](https://play.rust-lang.org/?version=stable&mode=debug&edition=2018&gist=8b637bddc4fc923ce705e84ad1d783d4)

推荐答案

不，没有办法在两个不相关的trait 之间进行转换.要理解为什么，我们必须理解trait 对象是如何实现的.首先，让我们看看TraitObject.

TraitObject反映了trait对象的实际实现方式.它们由两个指针组成:data和vtable.data值只是对原始对象的引用:

#![feature(raw)]

use std::{mem, raw};

trait Foo {}
impl Foo for u8 {}

fn main() {
    let i = 42u8;
    let t = &i as &dyn Foo;
    let to: raw::TraitObject = unsafe { mem::transmute(t) };

    println!("{:p}", to.data);
    println!("{:p}", &i);
}

vtable点指向函数指针表.此表包含对每个实现的trait方法的引用，这些方法按编译器内部的某种方式排序.

对于这个假设输入

trait Foo {
    fn one(&self);
}

impl Foo for u8 {
    fn one(&self) { println!("u8!") }
}

这个表类似于这个伪代码

const FOO_U8_VTABLE: _ = [impl_of_foo_u8_one];

trait对象知道一个指向数据的指针和一个指向组成该trait的方法列表的指针.从这些信息中，有no way条信息可以获取任何其他数据.

不可能.正如您可能猜到的，您可以向vtable添加一个返回different trait对象的方法.在计算机科学中，所有问题都可以通过添加另一层间接寻址来解决(除了太多的间接寻址).

另见:

Why doesn't Rust support trait object upcasting?

但是TraitObject的data部分难道不能转化成 struct 吗

不安全.trait对象不包含关于原始类型的信息.它只有一个包含内存地址的原始指针.您可以将其转换为&Foo、&u8或&()，但编译器和运行时数据都不知道它最初是什么具体类型.

Any trait实际上是通过跟踪原始 struct 的类型ID来实现的.如果您要求引用正确的类型，trait将为您转换数据指针.

除了我用我的FooOrBar个trait描述的模式之外，还有没有其他模式可以处理这样的情况:我们需要迭代一系列trait对象，但对其中一些对象的处理略有不同？

如果你拥有这些trait ，那么你可以在Bar个trait 上加as_foo，反之亦然.
您可以创建一个包含Box<dyn Foo>或Box<dyn Bar>的枚举，然后创建模式匹配.
您可以将bar的主体移动到foo的主体中，以实现该实现.
您可以实现第三个trait Quux，其中<FooStruct as Quux>::quux调用Foo::foo，<BarStruct as Quux>::quux调用Bar::foo，然后是Bar::bar.