在Rust中使用接受閉包的方法創建對象安全的特性

Question

我想使用以下定義為Map創建一個特征：

pub trait Map<K: Sync, V> {
    fn put(&mut self, k: K, v: V) -> Option<V>;
    fn upsert<U: Fn(&mut V)>(&self, key: K, value: V, updater: &U);
    fn get<Q: ?Sized>(&self, k: &Q) -> Option<V> where K: Borrow<Q>, Q: Eq + Hash + Sync;
    // other methods ommited for brevity
}

現在的問題是，如果我實現了這個特征，例如作為MyHashMap ，那么我將不能有這樣的表達式：

let map: Box<Map<i32, i32>> = Box::new(MyHashMap::<i32, i32>::new());

錯誤將是：

trait map::Map無法制作為對象

如何解決這個問題？ 因為直接開始使用Map實現不是一個好主意，因為這不是一個好的軟件工程實踐。

主要問題是特征中的get和upsert方法接受通用類型參數。 我的第一次嘗試是擺脫這些通用類型參數。

對於get方法，即使它偏離了rust集合中get的通用簽名，並使其使用場景更加受限制，也是可能的。 結果如下：

pub trait Map<K: Sync, V> {
    fn put(&mut self, k: K, v: V) -> Option<V>;
    fn upsert<U: Fn(&mut V)>(&self, key: K, value: V, updater: &U);
    fn get(&self, k: &K) -> Option<V>;
    // other methods ommited for brevity
}

但是，我對在upsert中刪除通用類型參數的方法一無所知 。

關於如何處理此問題的任何想法？

Answer 1

如何解決這個問題？ 因為直接開始使用Map實現不是一個好主意，因為這不是一個好的軟件工程實踐。

這是Java的良好做法，但不一定是其他語言。 例如，在動態類型的語言中，如果所有Map實現均對方法使用相同的命名約定，則無需大量代碼更改即可替換它們。

在具有良好類型推斷功能的Rust之類的語言中，通常不需要使用過多的類型標注來污染代碼。 結果，如果您需要更改具體類型，則需要更新的地方就更少了，這比在Java之類的語言中遇到的問題少。

“良好” Java的隱含目標是，您可能希望在運行時交換抽象類型的任何實現。 Java使此操作易於實現，因此這樣做是合理的，盡管實際上很少需要這樣做。 更可能的是，您將使用一些期望抽象類型的代碼，並為它提供在編譯時已知的具體實例。

這正是Rust使用參數的方式。 指定M: Map參數時，您可以使用任何也實現Map M 但是編譯器會在編譯時確定您實際使用的是哪種具體實現（這稱為“同構化”）。 如果您需要更改具體的實現，則只需更改一行代碼即可。 這對於性能也有巨大的好處。

因此，回到您的第一個問題：

如何解決這個問題？

如果確實要執行此操作，則可以為mapper函數引入另一個 trait對象。 特質對象不能具有帶有其自己的通用參數的方法的原因是，因為編譯器在編譯時無法知道將要存放的內容的大小。 因此，也只需將您的函數參數設置為特征對象，這樣就可以解決此問題：

fn upsert(&self, key: K, value: V, updater: &Fn(&mut V));

但是，如上所述，我的真實答案是保持簡單。 如果您確實需要此Map抽象，則它應與在編譯時知道實例化的類型參數一起很好地工作。 在無法在編譯時知道具體類型的情況下（例如，在運行時可以更改實現的情況下），請使用trait對象。

Answer 2

免責聲明：我認為前提（良好實踐）有誤，但仍然認為該問題值得回答。 運行時多態性占有一席之地，特別是可以減少編譯時間。

創建特征的對象安全版本是完全可能的，它只需要兩個組件：

• 您希望通過運行時多態使用的方法不應具有通用類型參數，
• 具有類型參數（並且您無法通過運行時多態使用的方法）的方法應通過where Self: Sized子句進行保護。

可以提供這兩種方法的兩種選擇，盡管在Rust中它要求使用不同的名稱：

pub trait Map<K: Sync, V> {
    fn put(&mut self, k: K, v: V) -> Option<V>;

    fn upsert_erased(&self, key: K, value: V, updater: &Fn(&mut V));

    fn upsert<U: Fn(&mut V)>(&self, key: K, value: V, updater: &U)
        where Self: Sized
    {
        self.upsert_erased(key, value, updater);
    }
}

不是我在這里選擇通過upsert_erased提供upsert的默認實現的upsert_erased ，它減少了具體類型必須實現的方法的數量，同時仍然提供了在性能允許的情況下實際實現它的可能性。