Trait objects

trait对象

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本章译文最后维护日期：2022-08-21

^句法
TraitObjectType :
   dyn^? TypeParamBounds

TraitObjectTypeOneBound :
   dyn^? TraitBound

*trait对象¹*是另一种类型的不透明值(opaque value)，它实现了一组 trait。² 这组 trait 是由一个对象安全的基础trait(base trait) 加上任意数量的自动trait(auto traits)组成。

trait对象实现了基础trait、它的自动trait 以及其基础trait 的任何超类trait(supertraits)。

trait对象被写为关键字 dyn 后跟一组 trait约束，这些 trait约束有如此限制：除了第一个 trait 外，其他所有 trait 都必须是自动trait；生存期不能超过一个；不允许选择退出约束(opt-out bounds)（例如 ?Sized）。此外，trait 的路径可以用圆括号括起来。

例如，给定一个trait Trait，下面所有的形式都是 trait对象：

• dyn Trait
• dyn Trait + Send
• dyn Trait + Send + Sync
• dyn Trait + 'static
• dyn Trait + Send + 'static
• dyn Trait +
• dyn 'static + Trait.
• dyn (Trait)

版次差异: 在2021之前的版次中, 关键字 dyn 可以省略。

注意： 除非你的代码库需要在 1.26 或更低版本的 Rust 下编译，否则为了表意清晰，强烈建议总是给 trait对象加上 dyn关键字。

版次差异：在 2015 版里，如果 trait对象的第一个约束是以 :: 开头的路径，那么 dyn 会被视为路径的一部分。可以把第一条路径放在圆括号中来绕过这个问题。因此，如果希望 trait对象具有 ::your_module::Trait 路径，那么应该将其写为 dyn (::your_module::Trait)。

从2018版开始，dyn 是一个真正的关键字了，不允许在路径中使用，（不存在二义性了，）因此括号就没必要了。

如果基础trait 互为别名，并且自动trait 相同，生存期约束也相同，则这两种 trait对象类型互为别名。例如，dyn Trait + Send + UnwindSafe 和 dyn Trait + UnwindSafe + Send 是等价的。

由于值的具体类型是不透明的，trait对象是动态内存宽度类型。像所有的 DST 一样，trait对象常被用在某种类型的指针后面；例如 &dyn SomeTrait 或 Box<dyn SomeTrait>。每个指向 trait对象的指针实例包括：

• 一个指向实现 SomeTrait 的（那个真实的不透明的）类型 T 的实例的指针
• 一个指向*虚拟方法表(virtual method table_)*的指针。虚拟方法表也通常被称为 虚函数表(vtable)，它包含了 T 实现的 SomeTrait 的所有方法，T 实现的 SomeTrait 的超类trait 的每个方法，还有指向 T 的实现的指针（即函数指针）。

trait对象的目的是允许方法的“延迟绑定(late binding)”。在 trait对象上调用一个方法会导致运行时的虚拟分发(virtual dispatch)：也就是说，一个函数指针从 trait对象的虚函数表(vtable)中被加载进来，并被间接调用。每个虚函数表实体的实际实现可能因对象的不同而不同。

一个 trait对象的例子：

trait Printable {
    fn stringify(&self) -> String;
}

impl Printable for i32 {
    fn stringify(&self) -> String { self.to_string() }
}

fn print(a: Box<dyn Printable>) {
    println!("{}", a.stringify());
}

fn main() {
    print(Box::new(10) as Box<dyn Printable>);
}

在本例中，trait Printable 作为 trait对象出现在 以 print 为类型签名的函数的参数中 和 main 中的类型转换表达式(cast expression)中。

Trait Object Lifetime Bounds

trait对象的生存期约束

因为 trait对象可以包含引用，所以这些引用的生存期需要表示为 trait对象的一部分。这种生存期被写为 Trait + 'a。默认情况下，可以通过合理的选择来推断此生存期。