rust中trait使用方法 - 2

上一篇文章讲述了trait的基本使用方法，还有一些情况下需要使用更加复杂的trait

trait上带类型参数

trait上也是可以带类型参数的，表示这个trait里面的函数或方法，可能会用到这个类型参数。在定义trait的时候，还没确定这个类型参数的具体类型。要等到impl甚至使用类型方法的时候，才会具体这个T的具体类型。需要注意，这个时候TraitA是一个整体，表示一个trait。比如TraitA和TraitA就是两个不同的trait。

rust 复制代码

    trait TraitA<T> {}
    struct Atype<U> {
        a: U
    }
    impl<T, U> TraitA<T> for Atype<U> {}

trait类型参数的默认实现

trait TraitA<T = u64> {}

trait中的类型参数与关联类型的区别

类型参数可以在impl类型的时候具化，也可以延迟到使用的时候具化。而关联类型在呗impl时就必须具化。
由于类型参数和trait名一起组成了完整的trait名字，不同的具化类型会构成不同的trait，所以看起来同一个定义可以再目标类型上多次实现。而关联类型不能。
rust 复制代码
```
use std::fmt::Debug;

trait TraitA<T>
where
    T: Debug,
{
    fn play(&self, _t: T) {}
}

struct Atype;
impl<T> TraitA<T> from Atype
where
    T: Debug + PartialEq // impl时对trait加强约束
{}

fn main() {
    let a = Atype;
    a.play(10u32); // 在使用时才具化T为u32
}
```
这个示例展示了几个要点
1. 定义带类型参数的trait时可以使用where表达提供约束
2. impl trait时可以对类型参数加强约束
3. impl trait时可以不具化类型参数
4. 可以在使用方法时具化类型参数

这么看来，类型参数比关联类型更加强大，但关联类型也有它的优点，比如管理按类型没有类型参数，不存在多引入了一个参数的问题，而类型参数是具有传染性的，特别是在一个调用层次很深的系统中，增删一个类型参数可能会导致整个项目文件到处都需要修改。

trait object

一个函数要返回不同的类型应该怎么做，其中一个解决方法是使用enum。

enum常用于聚合类型。这些类型之间可以没有任何关系，用enum可以无脑+强行把他们揉在一起。enum聚合类型是编码时已知的类型，也就是说在聚合前，需要知道待聚合类型的边界，一旦定义完成，之后运行时就不能改动了，它是封闭类型集。

实际上，Rust提供了更优雅的方案来解决这个需求，利用trait提供了一种特殊语法impl trait。

rust 复制代码

struct Atype;
struct Btype;
struct Ctype;

trait TraitA {}

impl TraitA for Atype {}
impl TraitA for Btype {}
impl TraitA for Ctype {}

fn doit() -> impl TraitA {
    let a = Atype;
    a
}

这段代码确实解决了需求，这种表达非常简洁，但还是不够灵活，比如要用if逻辑选择不同的分支返回不同的类型。问题在于，impl TraitA作为函数返回值这种语法，其实也只是指代某种类型而已，而这种类型是在函数体由返回值的类型来自动推到出来的。

Rust还给我们提供了进一步的措施：trait object。形式上就是在trait名前加dyn关键字修饰。

dyn TraitName本身就是一种类型，它和TraitName这个Trait相关，但他们不同，dyn TraitName是一个独立的类型。

rust 复制代码

struct Atype;
struct Btype;
struct Ctype;

trait TraitA {}

impl TraitA for Atype {}
impl TraitA for Btype {}
impl TraitA for Ctype {}

// dyn TraitA编译时的尺寸未知，Box<T>的作用是可以保证获得里面值得所有权，必要时会进行内存复制
fn doit(i: u32) -> Box<dyn TraitA> {
    if i == 0 {
        let a = Atype;
        Box::new(a)
    } else if i == 1 {
        let b = Btype;
        Box::new(b)
    } else {
        let c = Ctype;
        Box::new(c)
    }
}

利用trait object传参

javascript 复制代码

fn doit(x: impl TraitA) {}
// 相当于 fn doit<T: TraitA> (x: T) {}

javascript 复制代码

fn doit(x: &dyn TraitA) {}

fn main() {
    let a = Atype;
    doit(&a);
}

两种方式都可以。impl trail用的是编译器静态展开，也就是编译时具化（单态化）。

而dyn trait的版本不会在编译期间做任何展开，dyn TraitA自己就是一个类型，这个类型相当于一个代理类型，用于在运行时代理相关类型及调用对应的方法。既然是代理，也就是调用方法的时候需要跳转多次，从性能上来说，当然要比在编译期直接展开一步到位调用对应函数要慢一点，但静态展开的问题就是会使编译出来的内容体积增大。

哪些trait能用作trait object

只有满足对象安全的trait才能被用作trait object。

规则比较复杂，可以简单记住几个场景

不要在trait里面定义构造函数，比如new这种返回Self的关联函数。确实在整个Rust生态中都没有将构造函数定义在trait中的习惯
trait里面尽量定义传引用&self或&mut self的方法，而不要定义传值self的方法

&dyn traitA是一个不拿所有权的指针，所以经常用作参数里

Box<dyn trait>是一个拥有内部数据所有权的指针，所以经常用在返回值里