rust - `dyn` 和泛型有什么区别？

Question

我正在阅读一些代码，它有一个 consume使我可以通过自己的函数 f 的函数.

fn consume<R, F>(self, _timestamp: Instant, len: usize, f: F) -> Result<R>
    where
        F: FnOnce(&mut [u8]) -> Result<R>,

我写了一些类似的代码，但是像这样:

pub fn phy_receive(
        &mut self,
        f: &mut dyn FnMut(&[u8])
    ) -> u8 {

公平地说，我不知道有什么区别，除了 FnOnce对比 FnMut .使用 dyn 有什么区别？ vs 一个泛型类型参数来指定这个函数？

Answer 1

使用 dyn with types 会导致动态调度(因此是 dyn 关键字)，而使用(受约束的)泛型参数会导致单态性。
一般说明
动态调度
动态分派(dispatch)意味着方法调用在运行时被解析。就运行时资源而言，它通常比单态更昂贵。
例如，假设您具有以下特征

trait MyTrait {
  fn f(&self);
  fn g(&self);
}

和一个结构 MyStruct它实现了该特征。如果您使用 dyn引用该特征(例如 &dyn MyTrait )，并将引用传递给 MyStruct反对它，会发生以下情况:

创建了一个“vtable”数据结构。这是一个包含指向 MyStruct 的指针的表。 f 的实现和 g .

指向此 vtable 的指针与 &dyn MyTrait 一起存储。引用，因此引用将是其通常大小的两倍；有时&dyn因此，引用被称为“胖引用”。

调用f和 g然后将导致使用存储在 vtable 中的指针进行间接函数调用。

单态
单态意味着代码是在编译时生成的。它类似于复制和粘贴。使用 MyTrait和 MyStruct在上一节中定义，假设您有如下函数:

fn sample<T: MyTrait>(t: T) { ... }

你通过 MyStruct对它:

sample(MyStruct);

会发生以下情况:

在编译期间，sample 的副本函数是专门为 MyStruct 创建的类型。简单来说，这就像您复制并粘贴了 sample函数定义和替换T与 MyStruct :

fn sample__MyStruct(t: MyStruct) { ... }

sample(MyStruct) call 被编译成 sample__MyStruct(MyStruct) .

这意味着一般而言，单态在二进制代码大小方面可能会更昂贵(因为您实际上是在复制相似的代码块，但针对不同的类型)，但是没有像动态调度那样的运行时成本。
你的例子
由于 FnMut只是一个特征，上述讨论直接适用于您的问题。这是特征定义:

pub trait FnMut<Args>: FnOnce<Args> {
    pub extern "rust-call" fn call_mut(&mut self, args: Args) -> Self::Output;
}

忽略 extern "rust-call"奇怪，这是一个特征，就像 MyTrait多于。这个特性是由某些 Rust 函数实现的，所以这些函数中的任何一个都类似于 MyStruct从上面。使用 &dyn FnMut<...>将导致动态调度，并使用 <T: FnMut<...>>将导致单态性。
我的 2 美分和一般建议
某些情况会要求您使用动态调度。例如，如果您有 Vec对于实现某种特征的外部对象，您别无选择，只能使用动态调度。例如， Vec<Box<dyn Debug>> .
但是，如果这些对象在您的代码内部，您可以使用 enum类型和单态性。
除此之外，在所有条件相同的情况下，我的建议是尽可能使用单态，如果必须，使用动态调度。就个人而言，我注意到在我的大部分代码中，我最终只调用了一次或两次该函数。如果您只调用一次，您将免费获得单态，因为二进制代码只会生成一次。另一方面，使用 dyn引用可能会导致更简单的代码 - 您的里程可能会有所不同。