在異構Rust集合中使用Any trait對象有什么問題？

Question

在動態語言（如Clojure）中，很容易表達不同類型的集合：

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

在Rust中，實現此類集合的首選方法是使用trait對象或枚舉 。 使用Any trait對象似乎是最靈活的方法（如果沒有固定數量的已知類型替代方法），因為它允許向下轉換到實際的對象類型：

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>());

似乎不鼓勵這種方法。 它有什么缺點？

Answer 1

它有什么缺點？

主要缺點是，當您從&Any的集合中訪問值時，唯一可以做的就是將其轉換為特定的已知類型。 如果存在您不知道的類型，則該類型的值是完全不透明的：您實際上不能對它們進行任何操作， 只能計算有多少。 如果您知道具體的類型，則可以向下轉換，但是您需要嘗試每種可能的類型。

這是一個例子：

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!"),
}

注意，我必須顯式向下轉換為u32 。 使用這種方法將涉及每個可能的具體類型的邏輯分支，並且如果我忘記了情況，則不會出現編譯器警告。

特性對象的用途更加廣泛，因為您不需要知道具體的類型就可以使用值-只要您僅堅持使用特征方法即可。

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"

我能夠使用所有值而無需知道它們的具體類型，因為我只使用了它們實現Debug的事實。

這兩種方法都有一個缺點，那就是在同類集合中使用具體類型：所有內容都隱藏在指針后面。 訪問數據始終是間接的，並且數據最終可能會散布在內存中，這使得訪問效率大大降低，編譯器更難以優化。

使用枚舉使集合均勻，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),
}

在這里，我仍然必須了解所有類型，但是如果我錯過了一個，至少會有一個編譯器警告。 還要注意，枚舉可以擁有其值，因此（在這種情況下，除了&str之外）可以將數據緊密包裝在內存中，從而可以更快地訪問它。

總之，對於異構集合， Any很少是正確的答案，但是特征對象和枚舉都有其自身的取舍。