collections - 在异构 Rust 集合中使用 Any trait 对象有什么问题？

Question

在 Clojure 等动态语言中，很容易用不同类型表达集合:

{:key1 "foo", :key2 [34 "bar" 4.5], "key3" {:key4 "foobar"}}

在 Rust 中，实现此类集合的首选方式是 using trait objects or enums . Any 特征对象的使用似乎是最灵活的方法(如果没有固定数量的已知类型替代)，因为它允许向下转换为实际对象类型:

let mut vector: Vec<Box<Any>> = Vec::new();
vector.push(Box::new("I’m"));
vector.push(Box::new(4 as u32));
console!(log, vector[0].downcast_ref::<&str>());
console!(log, vector[1].downcast_ref::<u32>());

这种方法似乎不被鼓励。它的缺点是什么？

Answer 1

What are its disadvantages?

主要的缺点是，当您从 &Any 的集合中访问一个值时，您唯一能做的就是将它向下转换为特定的已知类型。如果存在您不知道的类型，那么该类型的值是完全不透明的:您可以对它们什么都不做，除了计算有多少。如果您知 Prop 体类型，那么您可以向下转换为它，但您需要尝试它可能是的每种可能类型。

这是一个例子:

let a = 1u32;
let b = 2.0f32;
let c = "hello";

let v: Vec<&dyn Any> = vec![&a, &b, &c];

match v[0].downcast_ref::<u32>() {
    Some(x) => println!("u32: {:?}", x),
    None => println!("Not a u32!"),
}

请注意，我必须显式向下转换为 u32。使用这种方法将涉及每个可能的具体类型的逻辑分支，如果我忘记了一个案例，则不会出现编译器警告。

Trait 对象更加通用，因为您无需知 Prop 体类型即可使用这些值 - 只要您坚持只使用 trait 的方法即可。

例如:

let v: Vec<&dyn Debug> = vec![&a, &b, &c];

println!("u32: {:?}", v[0]); // 1
println!("u32: {:?}", v[1]); // 2.0
println!("u32: {:?}", v[2]); // "hello"

我能够在不知道它们的具体类型的情况下使用所有值，因为我只使用了它们实现 Debug 的事实。

与在同类集合中使用具体类型相比，这两种方法都有一个缺点:一切都隐藏在指针后面。访问数据始终是间接的，数据最终可能会散布在内存中，导致访问效率大大降低，编译器也更难优化。

使用枚举使集契约(Contract)质化如下所示:

enum Item<'a> {
    U32(u32),
    F32(f32),
    Str(&'a str),
}

let v: Vec<Item> = vec![Item::U32(a), Item::F32(b), Item::Str(c)];
match v[0] {
    Item::U32(x) => println!("u32: {:?}", x),
    Item::F32(x) => println!("u32: {:?}", x),
    Item::Str(x) => println!("u32: {:?}", x),
}

在这里，我仍然需要知道所有的类型，但至少如果我错过了一个，编译器会发出警告。另请注意，枚举可以拥有自己的值，因此(除了本例中的 &str 之外)数据可以紧密地打包在内存中，从而加快访问速度。

总而言之，Any 很少是异构集合的正确答案，但特征对象和枚举都有自己的权衡。