了解特征和对象安全

Question

我在对象安全的基础知识上苦苦挣扎。如果我有这个代码

struct S {
    x: i32,
}

trait Trait: Sized {
    fn f(&self) -> i32
    where
        Self: Sized;
}

fn object_safety_dynamic(x: Trait) {}

我收到

error[E0038]: the trait `Trait` cannot be made into an object
  --> src/lib.rs:11:29
   |
5  | trait Trait: Sized {
   |       -----  ----- ...because it requires `Self: Sized`
   |       |
   |       this trait cannot be made into an object...
...
11 | fn object_safety_dynamic(x: Trait) {}
   |                             ^^^^^ the trait `Trait` cannot be made into an object

当我添加或删除 : Sized 作为超级特征或 f 的绑定时，我收到的错误消息略有不同。

谁能解释一下：

• 为什么这个特定的例子不起作用？ Trait Objects章节指出：

  那么是什么让方法对象安全？每个方法都必须要求Self: Sized

  这不是满足了吗？

• Trait: Sized 和 where Self: Sized 有什么区别？ （嗯，是的，一个继承 trait，另一个是参数绑定，但是从 Rust 的 trait 对象角度来看？

• 为了使object_safety_dynamic 起作用，我必须首选进行哪些更改？

如果重要的话，我正在使用rustc 1.19.0-nightly (01951a61a 2017-05-20)。

解决关于固定尺寸的评论。

trait TraitB {
    fn f(&self) -> i32
    where
        Self: Sized;

    fn g<T>(&self, t: T) -> i32
    where
        Self: Sized;
}

Answer 1

为什么这个特定的例子不起作用？章节Trait Objects 状态：

那么是什么让方法对象安全？每个方法都必须要求Self: Sized

这不是满足了吗？

这个问题真的是：什么是特征对象？

trait 对象是面向对象范式中的一个接口：

• 它公开了一组有限的方法，
• 应用于未知的混凝土类型。

应用操作的具体类型是未知的，这就是为什么要使用 trait 对象的原因，因为它允许以统一的方式操作一组异构的类型直到装配级别.

具体类型未知，然而，意味着包含内存的内存区域的大小也是未知的；因此，trait 对象只能在 reference 或 pointer 后面进行操作，例如 &dyn TraitObject、&mut dyn TraitObject 或 Box<dyn TraitObject>。

在内存级别，它们中的每一个都以相同的方式表示：

• 指向虚拟表的指针，它是一个结构，在固定偏移量处为特征对象的每个“方法”保存一个函数指针，
• 指向对象实际数据的指针。

Trait: Sized 和Self: Sized 有什么区别？ （嗯，是的，一个继承了 trait，另一个是参数绑定，但是从 Rust 的 trait 对象的角度来看？）

Rust 中没有继承。在 both 情况下，这些都是 bounds：

• Trait: Sized 声明 trait 本身只能为已经实现 Sized 的类型实现，
• fn method(&self) where Self: Sized 声明只有实现 Sized 的类型才能实现此方法。

注意：当实现一个 trait 时，所有方法最终都必须有一个定义；因此，后者只有在为具有Self: Sized 绑定的方法提供默认实现（如is shown here）时才真正有用。

为了使object_safety_dynamic 起作用，我必须进行哪些首选更改？

您必须通过引用或指针获取特征对象。使用引用还是指针取决于您是否要转移所有权。

Answer 2

使Trait 成为Sized 的超类型并没有帮助 - 事实上，正如错误消息所述，这是不允许的。 Trait 的每个实现仍然会有一个不同的 大小，所以你的函数object_safety_dynamic 不能被编译。这里不能使用单态化，因为没有泛型参数，所以编译后的函数必须适用于Trait的所有实现。

但是，引用 do 具有固定大小，因此将参数变为引用将起作用：

trait Trait {
    fn f(&self) -> i32;
}

fn object_safety_dynamic(x: &Trait) {}

特征对象是总是某种类型的引用，例如Box<T> 或 &T。这正是因为 trait 的实现大小会有所不同，而引用类型具有已知的固定大小。