13、Rust 中的多态与内存管理

Rust 中的多态与内存管理

1. 基于特征对象的真正多态

Rust 允许通过实现特征的特殊类型形式来实现真正的多态，这些类型被称为特征对象。在解释 Rust 如何使用特征对象实现多态之前，我们需要理解调度的概念。

1.1 调度

调度是从面向对象编程范式中出现的一个概念，主要与多态这一特性相关。在面向对象编程中，当 API 是泛型的或者接受实现了某个接口的参数时，它必须确定要对传递给 API 的类型实例调用哪个方法实现。在多态上下文中，这种方法解析的过程称为调度，调用方法则称为分派。在支持多态的主流语言中，调度可以通过以下两种方式发生：
- 静态调度 ：当要调用的方法在编译时确定时，称为静态调度或早期绑定。使用方法的签名来决定要调用的方法，所有这些都是在编译时决定的。在 Rust 中，泛型体现了这种调度形式，因为即使泛型函数可以接受许多参数，但在编译时会为具体类型生成该函数的专门副本。
- 动态调度 ：在面向对象语言中，有时直到运行时才能确定方法调用。这是因为具体类型是隐藏的，只能调用该类型的接口方法。在 Java 中，当函数有一个接口类型的参数时就是这种情况。这种场景只能通过动态调度来处理。在动态调度中，通过遍历虚表（vtable）中的接口实现列表并调用相应方法来动态确定要调用的方法。虚表是一个函数指针列表，指向每个类型实现的方法。由于方法调用中额外的指针间接引用，这会带来一些开销。

1.2 特征对象

到目前为止，我们主要看到特征在静态调度上下文中使用，即在泛型 API 中指定特征边界。然而，我们还有另一种创建多态 API 的方法，即可