rust - rust 特质问题特质不能制成对象

Question

我正在尝试编写一些代码，该代码将生成具有随机值的随机结构。对于结构，我具有以下特征和帮助程序宏:

use rand::{thread_rng, Rng};
use std::fmt;

pub trait DataType {
    /// generate a new instance of the type with a random value
    fn random() -> Box<Self>;
    /// generate a new instance of the same type with a random value
    fn gen_another(&self) -> Box<Self>;
}

macro_rules! impl_data_type_for_num {
    ($x:ident) => {
        impl DataType for $x {
            fn random() -> Box<Self> {
                Box::new(Self {
                    value: thread_rng().gen()
                })
            }

            fn gen_another(&self) -> Box<Self> {
                Self::random()
            }
        }
    };
}

macro_rules! impl_formatting {
    ($x:ident, $s:expr) => {
        impl fmt::Debug for $x {
            fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
                write!(f, $s)
            }
        }

        impl fmt::Display for $x {
            fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
                write!(f, "{}", self.value)
            }
        }
    };
}

然后，我使用宏在一堆结构上实现所需的特征(例如以下示例):

pub struct VirtBool {
    value: bool
}
impl_data_type_for_num!(VirtBool);
impl_formatting!(VirtBool, "bool");

pub struct VirtU8 {
    value: u8
}
impl_data_type_for_num!(VirtU8);
impl_formatting!(VirtU8, "u8");

pub struct VirtU16 {
    value: u16
}
impl_data_type_for_num!(VirtU16);
impl_formatting!(VirtU16, "u16");

到目前为止，一切正常，但是当我尝试在具有未定义字段的结构上实现相同特征时，就会出现一个问题:

pub struct VirtArray {
    _type: Box<dyn DataType>,
    value: Vec<Box<dyn DataType>>
}
impl DataType for VirtArray {
    fn random() -> Box<Self> {
        let t = random_var();
        let s = thread_rng().gen_range(0, 10);
        Box::new(Self {
            _type: *t,
            value: (0..s).map(|_| t.gen_another()).collect()
        })
    }

    fn gen_another(&self) -> Box<Self> {
        Box::new(Self {
            _type: self._type,
            value: self.value.iter().map(|t| t.gen_another()).collect::<Vec<Box<dyn DataType>>>()
        })
    }
}
impl fmt::Debug for VirtArray {
    fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
        write!(f, "[{:?}; {}]", self._type, self.value.len())
    }
}
impl fmt::Display for VirtArray {
    fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
        let mut s = self.value.iter().map(|v| format!("{}, ",v)).collect::<String>();
        s.truncate(s.len().checked_sub(2).unwrap_or(s.len()));
        write!(f, "[{}]", s)
    }
}

这几次会引发错误 the trait 'DataType' cannot be made into an object。然后，我有一个函数来创建随机结构，但也会引发相同的错误:

/// generate a random type with random value
fn random_var() -> Box<dyn DataType> {
    match thread_rng().gen_range(0,4) {
        0  => Box::new(VirtBool::random()),
        1  => Box::new(VirtU8::random()),
        2  => Box::new(VirtU16::random()),
        3  => Box::new(VirtArray::random()),
        _  => panic!("invalid")
    }
}

我最初使用枚举来完成所有这些操作，但是我试图将其切换到结构和特征以帮助扩展/使用能力。有谁知道如何解决上面的代码吗？我在这里已经很长一段时间了。
另外，我知道我可以使用 type_name_of_val来打印类型，但是我试图避免使用不稳定/每晚的功能。

Answer 1

由于DataType使用Self并且具有静态方法，因此无法将Box<Self>制成特征对象。
我意识到返回dyn DataType似乎是合理的，因为如果您在dyn DataType上调用它需要Box<dyn DataType>，但是Rust不会尝试修改方法以使您返回例如Box<VirtArray>转换为如果按Box<dyn DataType>值调用将返回dyn DataType的代码。您可以通过使方法返回Box<dyn DataType>来解决此问题。
特质对象不允许使用静态方法，因为特质对象类型没有实现。请记住，dyn Foo实现Foo。 (dyn DataType)::random()是什么？ (您可以使用where子句，如上面的示例所示，以确保dyn DataType不会以可以提前检测到的方式具有此方法；这意味着您不能在dyn DataType对象上使用它，但听起来您可能不想这样做。)