08-栈上动态分发

译文 · 基于 Rust Design Patterns

原文链接: https://rust-unofficial.github.io/patterns/idioms/on-stack-dyn-dispatch.html

栈上动态分发

描述

我们可以对多个值进行动态分发，但为此需要声明多个变量，以绑定不同类型的对象。 为了按需延长生命周期，我们可以使用延迟条件初始化，如下所示：

示例

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use std::io;
use std::fs;

# fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {
# let arg = "-";

// 我们需要标明类型才能得到动态分发。
let readable: &mut dyn io::Read = if arg == "-" {
    &mut io::stdin()
} else {
    &mut fs::File::open(arg)?
};

// 在此处从 `readable` 读取。

# Ok(())
# }

动机

Rust 默认会将代码单态化。这意味着会为所用的每种类型生成一份代码副本，并分别优化。 这固然能让热路径上的代码非常快，但也会在性能并不关键的地方膨胀代码，从而耗费编译时间和缓存。

幸运的是，Rust 允许我们使用动态分发，但我们必须显式请求它。

优点

我们不需要在堆上分配任何东西。也不需要初始化稍后不会用到的东西， 更不需要把后续整段代码单态化，以便同时适用于 File 或 Stdin。

缺点

在 Rust 1.79.0 之前，这段代码需要两个带延迟初始化的 let 绑定， 比基于 Box 的版本有更多活动部件：

// 我们仍需标明类型才能得到动态分发。
let readable: Box<dyn io::Read> = if arg == "-" {
    Box::new(io::stdin())
} else {
    Box::new(fs::File::open(arg)?)
};
// 在此处从 `readable` 读取。

幸运的是，这一缺点现已不复存在。太好了！

讨论

自 Rust 1.79.0 起，编译器会在函数作用域内尽可能延长 & 或 &mut 中临时值的生命周期。

这意味着我们可以在这里直接使用 &mut 值，而不必担心把内容放到某个 let 绑定中 （那是延迟初始化所需要的，也是该变更之前所用的解决方案）。

我们仍然为每个值准备了一个位置（即便该位置是临时的），编译器知道每个值的大小， 且每个被借用的值都比从它借出的所有引用活得更久。

参见

• 析构器中的收尾 和 RAII 守卫 可以从对生命周期的精细控制中获益。
• 对于有条件填充的（可变）引用 Option<&T>，可以直接初始化一个 Option<T>， 并使用其 .as_ref() 方法得到可选引用。