Rust 的特征对象如何处理移动实例的方法？

Question

以下是我对 Rust 方法如何工作的基本假设：

foo.method();

其中method 定义为method(&self)，foo 是Foo, 的实例，与

Foo::method(&foo);

我对 Trait Objects 的理解是一个结构体，它有两个 void 指针，一个指向数据，另一个指向函数指针（vtable）

接收一个 Trait 对象并调用该 Trait 对象上的方法的多态函数将编译为查看该方法在 Trait 对象中的偏移量并传入数据指针

但是如果方法移动了实例呢？如果我错了，请纠正我，但要调用虚拟移动方法，该函数必须将存储在特征对象中的实际数据推送到堆栈上，而不仅仅是数据指针。在编译时显然无法知道数据大小，那么这里发生了什么？这是一种 VLA 的情况，还是我误解了移动的工作原理？

Answer 1

答案很简单——不可能在 trait 对象上调用自消费方法。

关键词是object safety。本质上，这个属性结合了两个要求：

• 每个方法都必须通过某种间接方式与self 一起使用；
• 每个方法都必须通过原始类型完全可识别（即没有泛型）。

---

为了更详细地了解这一点，让我们实际尝试编写一些代码并询问编译器的意见。首先，只是尝试定义特征：

trait Consumer {
    fn consume(self);
}

编译器已经不高兴了：

error[E0277]: the size for values of type `Self` cannot be known at compilation time
 --> src/lib.rs:2:16
  |
2 |     fn consume(self);
  |                ^^^^ doesn't have a size known at compile-time
  |
help: consider further restricting `Self`
  |
2 |     fn consume(self) where Self: Sized;
  |                      ^^^^^^^^^^^^^^^^^
help: function arguments must have a statically known size, borrowed types always have a known size
  |
2 |     fn consume(&self);
  |                ^

好的，我们可以比编译器的建议更保守，并添加对 trait 的限制。然后，为 trait 对象创建添加一个存根：

trait Consumer where Self: Sized {
    fn consume(self);
}

fn main() {
    let _: Box<dyn Consumer> = todo!();
}

现在，错误稍微复杂了一点：

error[E0038]: the trait `Consumer` cannot be made into an object
 --> src/main.rs:6:12
  |
6 |     let _: Box<dyn Consumer> = todo!();
  |            ^^^^^^^^^^^^^^^^^ `Consumer` cannot be made into an object
  |
note: for a trait to be "object safe" it needs to allow building a vtable to allow the call to be resolvable dynamically; for more information visit <https://doc.rust-lang.org/reference/items/traits.html#object-safety>
 --> src/main.rs:1:28
  |
1 | trait Consumer where Self: Sized {
  |       --------             ^^^^^ ...because it requires `Self: Sized`
  |       |
  |       this trait cannot be made into an object...

但是，有一个解决方法：没有必要限制整个特征 - 只是有问题的方法，正如我们从一开始就被告知的那样。移动where 子句，如下：

trait Consumer {
    fn consume(self) where Self: Sized;
}

...使上面的代码编译。

现在，实际上使用这个特征对象怎么样？让我们实现它，例如，对于单元类型，并从main 使用它：

trait Consumer {
    fn consume(self) where Self: Sized;
}

impl Consumer for () {
    fn consume(self) {}
}

fn main() {
    let consumer: Box<dyn Consumer> = Box::new(());
    consumer.consume();
}

另一个编译器错误！

error: the `consume` method cannot be invoked on a trait object
  --> src/main.rs:11:14
   |
2  |     fn consume(self) where Self: Sized;
   |                                  ----- this has a `Sized` requirement
...
11 |     consumer.consume();
   |              ^^^^^^^

同样，我们对方法的限制禁止了编译后没有意义的代码。