如何在 Rust 中正确表示基于堆栈的语言？答案

【问题标题】：How to correctly represent a stack based language in Rust?如何在 Rust 中正确表示基于堆栈的语言？
【发布时间】：2018-10-18 19:35:54
【问题描述】：

我正在尝试模仿Parsing a simple imperative language (Haskell) 的第 3 部分。特别是，我正在考虑使用基于堆栈的语言而不是命令式语言，并且我正在尝试使用惯用的 Rust 代码来表示数据。

假设您想要制作一个小的（非常小的）stack based language，它有一些基本的算术运算，没有用户定义的函数，并且可以处理十进制数和整数。比如：

   1 2 +
-> Stack contains: 3

发生了什么事？从左到右读取，将 1 和 2 压入堆栈，+ 会压出 1 和 2，然后将 3 (= 1 + 2) 压入堆栈。

我的想法是考虑3 需要解析的“原语”类型。你有整数、十进制数和函数。此外，十进制和整数都是“名词”，而函数是“动词”。所以当执行一个程序时，我的想法是你可以通过扩展 Result<T, E> 枚举的想法在 Rust 中表示这些想法。我想出了以下方案：

enum Noun {
    Integer(i64),
    Decimal(f64)
}

enum Primitive<T> {
    Noun(T),
    Verb(Fn(Vec<Noun>) -> Noun),
}

// Not really important, just giving a main so it can be ran
fn main() {
    println!("Hello, world!");
}

换句话说，原语要么是Noun，要么是Verb，而Noun要么是整数，要么是浮点数。

但是，这会导致：

error[E0277]: the trait bound `std::ops::Fn(std::vec::Vec<Noun>) -> Noun + 'static: std::marker::Sized` is not satisfied
 --> main.rs:8:10
  |
8 |     Verb(Fn(Vec<Noun>) -> Noun),
  |          ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ `std::ops::Fn(std::vec::Vec<Noun>) -> Noun + 'static` does not have a constant size known at compile-time
  |
  = help: the trait `std::marker::Sized` is not implemented for `std::ops::Fn(std::vec::Vec<Noun>) -> Noun + 'static`
  = note: only the last field of a struct may have a dynamically sized type

error: aborting due to previous error(s)

在 Rust 中执行此操作的标准方法是什么？

【问题讨论】：

标签： rust

【解决方案1】：

Fn(Vec<Noun>) -> Noun 类型描述了一个 trait 对象，它是实现此 trait 的任何类型的占位符。由于 trait 可以通过普通函数或捕获额外变量的闭包来实现，编译器无法知道为这样的对象分配多少空间。特征对象是“动态大小的”，因此不能存在于堆栈中。

解决错误消息的一种方法是存储在堆中：

enum Primitive<T> {
    Noun(T),
    Verb(Box<dyn Fn(Vec<Noun>) -> Noun>),
}

dyn 关键字明确表明我们正在处理一个特征对象，并且对该对象的方法调用是动态分派的。它在当前的 Rust 中是可选的，但建议在新代码中使 trait 对象更加明显。

另一种方法是使用普通函数指针而不是特征对象：

enum Primitive<T> {
    Noun(T),
    Verb(fn(Vec<Noun>) -> Noun),
}

函数指针只能指向普通函数或不捕获任何变量的闭包，因此它是静态大小的，因此可以存储在堆栈中。

就个人而言，我可能会实现一个名为 Function 或类似名称的自定义特征，并使用

enum Primitive<T> {
    Noun(T),
    Verb(Box<dyn Function>),
}

自定义 trait 将为您提供更大的灵活性，将元数据和附加方法附加到 trait 对象，例如检索函数将使用的输入数量的方法。

【讨论】：