Rust能力养成系列之(28): 多态性与特性对象

前言

Rust通过实现特性的特殊形式的类型，可以允许多态性的真正形式(True polymorphism)。这些被称为特性对象(trait objects)。在解释Rust如何使用trait对象实现多态性之前，首先需要理解分派（dispatch）的思想。

 

分派（dispatch）

分派是一个从面向对象编程（object-oriented programming，OOP）范式中产生的概念，在称为多态性的特性之一的上下文下产生。在OOP的上下文中，当API是泛型类型的或接受实现接口的参数时，它必须在传递给API的类型的实例上找出要调用的方法实现。在多态上下文中，这个方法解析的过程叫做分派，调用这个方法叫作分派。

 

在支持多态的主流语言中，分派主要有两种方式:

• 静态分派（Static dispatch）：在编译时决定要调用的方法，被称为静态分派或早期绑定。该方法的签名用于决定要调用何种方法。在Rust中，泛型展示了这种形式的分派，因为即使泛型函数可以接受许多参数，在编译时也会使用该具体类型生成函数的专一副本（specialized copy）。

• 动态分派（Dynamic dispatch）：在面向对象的语言中，有时直到运行时才能决定方法调用的类型。这是因为有些具体类型是隐藏的，只有接口方法可以调用该类型。在Java中，当一个函数有一个接口（interface）类型参数时，就是这种情况。这种场景只能通过动态分派来处理。在动态分派中，通过从虚函数表（vtable）中导航接口的实现列表并调用该方法来动态的确定方法类型。需要说明一点，虚函数表是指向每种类型的实现方法的函数指针的列表。显然，使用起来有一点开销，因为在方法调用中有额外的指针间接性（extra pointer indirection）。

 

特性对象（Trait objects）

到目前为止，主要看到的是在静态分派上下文中使用trait，在这里我们在泛型APIs中指定trait绑定。然而，也有另一种方式来创建多态APIs，我们可以将参数指定为实现trait的东西，而不是泛型或具体的类型。这种形式的类型被指定为实现trait API，称为特性对象（Trait objects）。特性对象类似于C+