将静态调度代码转换为动态调度

Question

在rust lang book 的第 10 章中有一个静态调度示例，如下所示：

fn largest<T: PartialOrd + Copy>(list: &[T]) -> T {
    let mut largest = list[0];
    for &i in list {
        if i > largest {
            largest = i;
        }
    }
    largest
}

我正在尝试使用动态调度 as described in chapter 17 重新实现相同的示例。迄今为止我最好的尝试：

fn largest_dyn(list: &[Box<dyn PartialOrd<i32>>]) -> Box<dyn PartialOrd<i32>> {
    let mut largest = &list[0];
    for &i in list {
        if *i > **largest {
            **largest = *i;
        }
    }
    **largest
}

但这不能编译。我得到的错误是：

expected `i32`, found trait object `dyn PartialOrd`

我有很多问题希望有人能提供帮助：

1. 为什么上面没有编译？似乎我取消引用左侧和右侧的次数相同，但一个是i32，另一个是dyn trait object？
2. 编译器强迫我将<i32> 放在dyn PartialOrd 之后，以达到这一点。我不明白 - 特征对象的目的不是特别是它们不需要您指定类型，而只需要指定特征吗？为什么我要在这里输入类型？
3. 原来的函数实际上实现了两个特征：PartialOrd和Copy。我找不到使用Box<> 的方法 - Box<dyn PartialOrd + dyn Copy> 似乎不起作用。有没有办法同时为多个特征创建一个特征对象？

Answer 1

1. 为什么上面没有编译？似乎我取消引用左侧和右侧的次数相同，但一个是i32，另一个是dyn trait object？

双方（最多）取消引用一个特征对象，并且这两个特征对象都实现PartialOrd<i32>，通过它可以将它们各自与i32类型的值进行比较。比较尝试使用左侧操作数的PartialOrd 实现；它不编译的原因是右手操作数不是i32类型的值，它是一个特征对象！

如果您考虑一下，这完全有道理。你有两个 trait 对象，每个都包含两个指针：一个指向一个对象（Rust 不知道其类型），另一个指向该对象的 PartialOrd trait 的 vtable，以便 Rust 可以为该对象调用该 trait 的方法。 PartialOrd 提供了 partial_cmp 方法，通过该方法可以将对象与值进行比较...但是如果您只有一个指向未知类型对象的指针和一个指向另一个 vtable 的指针，那么如何实现比较？

1. 编译器强迫我将<i32> 放在dyn PartialOrd 之后，以达到这一点。我不明白 - 特征对象的目的不是特别是它们不需要您指定类型，而只需要指定特征吗？为什么我要在这里输入类型？

要创建一个 trait 对象，该 trait 对象的每个实例都必须具有完全相同的 vtable 形状：因此所有对象的任何类型参数或关联类型都必须相同，编译器通过要求这些类型是在 trait 对象的类型中明确提供。

当然，许多 trait 没有类型参数或关联类型——它们仍然可以非常有用地被制成 trait 对象（受制于对象安全的通常规则）。但即使一个 trait 确实有这样的类型，我们也可以对它们进行泛型化（这样 Rust 会为每个实例化泛型参数的类型组合创建不同类型的 trait 对象）；例如：

fn foo<T>(list: &[Box<dyn SomeTrait<T>>])

1. 原来的函数实际上实现了两个特征：PartialOrd和Copy。我找不到使用Box<> 的方法 - Box<dyn PartialOrd + dyn Copy> 似乎不起作用。有没有办法同时为多个特征创建一个特征对象？

您只能有一个非自动特征，但您可以指定其他自动特征（例如Send 和Sync）：Box<dyn PartialOrd<T> + Send + Sync>。在这种情况下，PartialOrd 和 Copy 都是非自动特征，因此不能在两者上创建特征对象。

Answer 2

eggyal 的回答解释了为什么您遇到PartialOrd 的问题。然而，标准库中的某些 trait 不利于在 trait 对象中使用这一事实并不意味着您不能使用 trait 对象。您只需要创建一个更适合您的需求的 trait，而 Rust 实际上使定义您自己的 trait 变得非常容易。

例如，要将任意值作为数字进行比较，提供一种从值中提取数字的方法可能更容易。 （这通常用于对接受排序的“关键函数”的 API 进行排序，作为“比较函数”的补充或替代。）这样的特征看起来像这样：

trait AsInt {
    fn as_int(&self) -> i32;
}

我们可以简单地为i32 本身实现它：

impl AsInt for i32 {
    fn as_int(&self) -> i32 {
        *self
    }
}

largest_dyn 现在看起来像这样：

// XXX doesn't compile
fn largest_dyn(list: &[Box<dyn AsInt>]) -> Box<dyn AsInt> {
    let mut largest = list[0];
    for i in list {
        if i.as_int() > largest.as_int() {
            largest = i;
        }
    }
    largest
}

这个实现的问题是它试图从由Box<dyn ...> 组成的切片中提取值。最初的实现需要T: Copy，所以它可以这样做，但是Box<T> 不能是Copy 而不管T，所以我们需要克隆列表中的值。对于 technical reasons，克隆 trait 对象并不像请求绑定 Clone 那样容易——相反，我们必须通过使用单独的方法扩展 trait 来提供克隆能力：

trait AsInt {
    fn as_int(&self) -> i32;
    fn box_clone(&self) -> Box<dyn AsInt>;
}

impl AsInt for i32 {
    fn as_int(&self) -> i32 {
        *self
    }

    fn box_clone(&self) -> Box<dyn AsInt> {
        Box::new(*self)
    }
}

有了这个，largest_dyn() 可以是完全动态的：

fn largest_dyn(list: &[Box<dyn AsInt>]) -> Box<dyn AsInt> {
    let mut largest = list[0].box_clone();
    for i in list {
        if i.as_int() > largest.as_int() {
            largest = i.box_clone();
        }
    }
    largest
}

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