对 std::marker::Sized 的虚假要求

Question

更新：这个更简单的代码 (play) 表现出相同的症状：

use std::fmt::Display;

pub fn arg(a: &str, b: &Display) {
}

fn main() {
    arg("foo", "bar");
}

给出错误：

<anon>:7:16: 7:21 error: the trait `core::marker::Sized` is not implemented for the type `str` [E0277]
<anon>:7     arg("foo", "bar");
                        ^~~~~
<anon>:7:16: 7:21 note: `str` does not have a constant size known at compile-time
<anon>:7     arg("foo", "bar");
                        ^~~~~

但我认为这里没有任何理由要求尺寸。 a 和b 处理相同，属于同一类型，a 没有问题。所以

• 为什么b 有问题，以及
• 我如何告诉它 Trait 的大小不应该是已知的。

事实上，它是一个 trait 类型，无论底层类型是什么，它都不知道类型。那么它为什么要大小呢？

哦，我不应该忘记：在实际用例中，我需要动态多态性。该函数（方法）将与不同实际类型的参数和存储的引用链接（参见下面的原始展示），所以我无法将其转换为T: Trait + ?Sized。

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原始展览：

我有一些类似以下的代码 (see also on play.rust-lang.org)：

pub trait Trait { /* some methods */ }

impl Trait for str { /* some implementation */ }

pub struct Struct<'a> {
    args: HashMap<&'a str, &'a Trait>,
}

impl<'a> Struct<'a> {
    pub fn new() -> Self {
        Struct { args: HashMap::new() }
    }

    pub fn arg(mut self, key: &'a str, value: &'a Trait) -> Struct<'a> {
        self.args.insert(key, value);
        return self;
    }

    // of course there is something to process the collected arguments too
}

fn main() {
    Struct::new().arg("foo", "bar");
}

这给了我错误：

test.rs:32:30: 32:35 error: the trait `core::marker::Sized` is not implemented for the type `str` [E0277]
test.rs:32     Struct::new().arg("foo", "bar");
                                             ^~~~~
test.rs:32:30: 32:35 note: `str` does not have a constant size known at compile-time
test.rs:32     Struct::new().arg("foo", "bar");

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Answer 1

错误不是虚假的。

特征对象的原始表示是这样的 (std::raw::TraitObject)：

#[repr(C)]
pub struct TraitObject {
    pub data: *mut (),
    pub vtable: *mut (),
}

对象的实际数据在单个指针后面。

但是动态大小的类型呢？以切片（&[T]）为例，它们是这样的形式：

#[repr(C)]
pub struct Slice<T> {
    pub data: *const T,
    pub len: usize,
}

这个引用是两个字：一个指向切片开始的指针和切片中的元素个数。

&T 的大小因此实际上并不是恒定的。如果T 是Sized，&T 和Box<T> 将是一个词，但如果T 不是Sized，&T 和Box<T> 将是两个 词.

let word = std::mem::size_of::<usize>();

// References to sized types: one word.
assert_eq!(std::mem::size_of::<&()>(), 1 * word);
assert_eq!(std::mem::size_of::<&u8>(), 1 * word);
assert_eq!(std::mem::size_of::<&String>(), 1 * word);

// References to unsized types: two words.
assert_eq!(std::mem::size_of::<&[u8]>(), 2 * word);
assert_eq!(std::mem::size_of::<&str>(), 2 * word);
assert_eq!(std::mem::size_of::<&std::path::Path>(), 2 * word);

这有什么影响？好吧，如前所述，特征对象的定义要求数据指针只有一个字长。存储动态大小的类型需要 两个 词；我没有过多考虑是否可能将所有特征对象膨胀为具有两个数据字（其中一个在大小对象的情况下是多余的）的实用性，所以它可能会也可能不会，但是语言已经决定不支持动态大小类型的特征对象。

因此：如果你想创建一个 trait 对象，你需要使用一个大小的类型，比如&str，而不是一个动态大小的类型，比如str。这意味着像(x: &&str) as &std::fmt::Display;：

arg("foo", &"bar");