将嵌套特征实例存储在泛型变量中答案

【问题标题】：Storing a nested trait instance in a generic variable将嵌套特征实例存储在泛型变量中
【发布时间】：2020-08-21 18:06:07
【问题描述】：

如果我有一个通用泛型类型的“外部”特征（Collection，下面），那么我可以创建一个具有“内部”特征类型（Collection<&dyn Stringable>）的实例。然后我可以在该实例中使用任何值，只要这些值实现嵌套特征 (Stringable)：

fn main() {
    let mut vs: &mut Collection<&dyn Stringable> = &mut vec![];
    vs.add(&1);
    vs.add(&true);
    vs.add(&3);
    for v in vs.get_all() {
        println!("{}", v.string());
    }
}

trait Collection<T> {
    fn add(&mut self, v: T);
    fn get_all(&self) -> &Vec<T>;
}

impl<T> Collection<T> for Vec<T> {
    fn add(&mut self, v: T) {
        self.push(v)
    }
    fn get_all(&self) -> &Vec<T> {
        &self
    }
}

trait Stringable {
    fn string(&self) -> String;
}

impl Stringable for i8 {
    fn string(&self) -> String {
        format!("int({})", self)
    }
}

impl Stringable for bool {
    fn string(&self) -> String {
        format!("bool({})", self)
    }
}

但是，如果我同时实现了一个类型 (Collection<i8>) 的外部和内部特征，则该类型的值不能放入 Collection<&dyn Stringable> 变量中，即使第一个类型的内部类型 (@ 987654328@) 实现了第二个 (Stringable)。下面的代码给出了以下错误：

the trait `Collection<&dyn Stringable>` is not implemented for `StaticCollection`

代码：

fn main() {
    let mut vs: &mut Collection<&dyn Stringable> = &mut StaticCollection{};
    for v in vs.get_all() {
        println!("{}", v.string());
    }
}

struct StaticCollection {}

impl Collection<i8> for StaticCollection {
    fn add(&mut self, v: i8) {}
    fn get_all(&self) -> &Vec<i8> {
        &vec![1, 2, 3]
    }
}

是否有可能，例如，写impl Collection<&dyn Stringable> for StaticCollection 之类的东西，以便StaticCollection 可以存储在通用Collection<&dyn Stringable> 变量中？

【问题讨论】：

&vec![1, 2, 3] 部分无法编译，因为它试图返回对临时对象的引用。我假设你可以解决这个问题，但你会遇到类似的问题，因为 Vec<T> is not interchangeable with Vec<dyn U> 绑定返回 Vec<&dyn Stringable>，你必须创建一个新的 Vec 以将其作为特征对象返回。
对于StaticCollection 实现Collection<i8> 和 Collection<&dyn Stringable> 没有一般问题，只是您选择的接口可能会导致问题。

标签： generics types rust traits

【解决方案1】：

这取决于StaticCollection是如何实现的，但在技术上是可行的：

impl<'a> Collection<&'a dyn Stringable> for StaticCollection {
    fn add(&mut self, v: &'a dyn Stringable) {
        
    }
    fn get_all(&self) -> &Vec<&'a dyn Stringable> { 
        panic!()
    }
}

但是StaticCollection 必须使用&dyn Stringable 项目创建。例如（Link to playground）：

fn main() {
    let mut vs: &mut Collection<&dyn Stringable> = &mut StaticCollection { 
        v: vec![&0,&1,&2]
    };
    for v in vs.get_all() {
        println!("{}", v.string());
    }
}

struct StaticCollection {
    v: Vec<&'static dyn Stringable>,
}

impl<'a> Collection<&'a dyn Stringable> for StaticCollection {
    fn add(&mut self, v: &'a dyn Stringable) {
        
    }
    fn get_all(&self) -> &Vec<&'a dyn Stringable> { 
        &self.v
    }
}

请注意，我们在'a 的items 生命周期内是通用的，但因为（定义的）特征需要get_all 返回一个@ 987654331@ 借自self，无法“转换”Vec。所以如果你定义了StaticCollection { v: Vec<&i8> }（或者Vec<i8>，get_all就不能实现（没有“泄漏”一个新的Vec，这可能不是你想要的）。

get_all 的完整生命周期实际上是：

fn get_all<'s>(&'s self) -> &'s Vec<&'a ...>

一句警告：dyn Trait 会让您在编译器和借用检查器方面陷入困境。您可能还想查看 this blog post 关于探索类似概念的“类型族”。

【讨论】：