Question

我有一个具有两个相关功能的特性：

trait WithConstructor: Sized {
    fn new_with_param(param: usize) -> Self;

    fn new() -> Self {
        Self::new_with_param(0)
    }
}

为什么第二种方法（new()）的默认实现迫使我将Sized绑定在类型上？我认为这是因为堆栈指针操作，但我不确定。

如果编译器需要知道在堆栈上分配内存的大小，为什么以下示例不需要Sized T？

struct SimpleStruct<T> {
    field: T,
}

fn main() {
    let s = SimpleStruct { field: 0u32 };
}

Answer 1

正如您可能已经知道的那样，Rust中的类型可以调整大小和不确定大小。顾名思义，Unsized类型没有存储编译器已知的此类型值所需的大小。例如，[u32]是u32 s的未分级数组;因为没有在任何地方指定元素的数量，编译器不知道它的大小。另一个例子是裸特质对象类型，例如，Display，当它直接用作类型时：

let x: Display = ...;

在这种情况下，编译器不知道这里实际使用哪种类型，它被擦除，因此它不知道这些类型的值的大小。以上行无效 - 您无法在不知道其大小的情况下创建局部变量（在堆栈上分配足够的字节），并且您无法通过将unsized类型的值作为参数添加到函数中或从一个返回。

可以通过指针使用未分类的类型，但它可以携带其他信息 - 片的可用数据长度（&[u32]）或指向虚拟表的指针（Box<SomeTrait>）。因为指针总是具有固定且已知的大小，所以它们可以存储在局部变量中并传递给函数或从函数返回。

鉴于任何具体类型，您总是可以说它是大小还是未大小。但是，对于泛型，出现了一个问题 - 某些类型参数是否大小？

fn generic_fn<T>(x: T) -> T { ... }

如果T未标注，则此类函数定义不正确，因为您无法直接传递未经过计算的值。如果它的大小，则一切正常。

在Rust中，所有泛型类型参数都默认在任何位置调整大小 - 在函数，结构和特征中。他们有一个隐含的Sized界限; Sized是标记大小类型的特征：

fn generic_fn<T: Sized>(x: T) -> T { ... }

这是因为在绝大多数情况下，您希望调整通用参数的大小。但是，有时候，您希望选择退出大小，这可以通过?Sized绑定来完成：

fn generic_fn<T: ?Sized>(x: &T) -> u32 { ... }

现在generic_fn可以像generic_fn("abcde")一样调用，T将使用str进行实例化，这是未确定的，但是没关系 - 此功能接受了引用T，所以没有任何不好的事情发生。

然而，还有另一个地方，大小问题很重要。 Rust中的特征总是针对某种类型实现：

trait A {
    fn do_something(&self);
}

struct X;
impl A for X {
    fn do_something(&self) {}
}

然而，这仅是为了方便和实用目的所必需的。可以定义traits以始终采用一个类型参数，并且不指定实现trait的类型：

// this is not actual Rust but some Rust-like language

trait A<T> {
    fn do_something(t: &T);
}

struct X;
impl A<X> {
    fn do_something(t: &X) {}
}

这就是Haskell类型类的工作原理，事实上，在较低级别的Rust中实际上是如何实现特征的。

Rust中的每个特征都有一个隐式类型参数，称为Self，它指定实现此特征的类型。它总是在特质的主体中可用：

trait A {
    fn do_something(t: &Self);
}

这是尺寸问题出现在图片中的地方。 Self参数是否已调整大小？

事实证明，没有，Self在Rust中默认不是大小。每个特征在?Sized上都有一个隐含的Self界限。这是需要的原因之一，因为有许多特征可以实现未分类的类型并且仍然有效。例如，任何仅包含仅通过引用获取和返回Self的方法的特征可以针对未大小的类型实现。您可以在RFC 546中了解有关动机的更多信息。

当您仅定义特征及其方法的签名时，大小不是问题。因为这些定义中没有实际的代码，所以编译器不能假设任何东西。但是，当您开始编写使用此特征的通用代码（包括默认方法，因为它们采用隐式Self参数）时，您应该考虑大小。由于Self默认情况下未调整大小，因此默认特征方法无法按值返回Self或将其作为参数值。因此，您需要指定默认情况下必须调整Self的大小：

trait A: Sized { ... }

或者您可以指定只有在Self大小的情况下才能调用方法：

trait WithConstructor {
    fn new_with_param(param: usize) -> Self;

    fn new() -> Self
    where
        Self: Sized,
    {
        Self::new_with_param(0)
    }
}

Answer 2

让我们看看如果您使用未大小的类型会发生什么。

new() 将new_with_param(_)方法的结果移动给调用者。但除非类型大小，否则应移动多少字节？我们根本无法知道。这就是移动语义需要Sized类型的原因。

注意：各种Box es旨在为此问题提供运行时服务。

为什么在这个特性中必须使用`Sized`绑定？

2 个答案: