trait Foo { fn method(&self) -> String; }

impl Foo for u8 { fn method(&self) -> String { format!("u8: {}", *self) } }
impl Foo for String { fn method(&self) -> String { format!("string: {}", *self) } }

fn do_something(x: &Foo) {
    x.method();
}

fn main() {
    let x = "Hello".to_string();
    do_something(&x);
    let y = 8u8;
    do_something(&y);
}

x: &Foo其中x是一個(gè)trait對(duì)象，這里用指針是因?yàn)?code>x可以是任意實(shí)現(xiàn)Foo的類型實(shí)例，內(nèi)存大小并不確定，但指針的大小是固定的。

trait對(duì)象的實(shí)現(xiàn)

&SomeTrait 類型和普通的指針類型&i32不同。它不僅包括指向真實(shí)對(duì)象的指針，還包括一個(gè)指向虛函數(shù)表的指針。它的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)定義在在std::raw模塊中：

pub struct TraitObject {
    pub data: *mut (),
    pub vtable: *mut (),
}

其中data是一個(gè)指向?qū)嶋H類型實(shí)例的指針， vtable是一個(gè)指向?qū)嶋H類型對(duì)于該trait的實(shí)現(xiàn)的虛函數(shù)表：

Foo的虛函數(shù)表類型：

struct FooVtable {
    destructor: fn(*mut ()),
    size: usize,
    align: usize,
    method: fn(*const ()) -> String,
}

之前的代碼可以解讀為：

// u8:
// 這個(gè)函數(shù)只會(huì)被指向u8的指針調(diào)用
fn call_method_on_u8(x: *const ()) -> String {
    let byte: &u8 = unsafe { &*(x as *const u8) };

    byte.method()
}

static Foo_for_u8_vtable: FooVtable = FooVtable {
    destructor: /* compiler magic */,
    size: 1,
    align: 1,

    method: call_method_on_u8 as fn(*const ()) -> String,
};

// String:
// 這個(gè)函數(shù)只會(huì)被指向String的指針調(diào)用
fn call_method_on_String(x: *const ()) -> String {
    let string: &String = unsafe { &*(x as *const String) };

    string.method()
}

static Foo_for_String_vtable: FooVtable = FooVtable {
    destructor: /* compiler magic */,
    size: 24,
    align: 8,

    method: call_method_on_String as fn(*const ()) -> String,
};

let a: String = "foo".to_string();
let x: u8 = 1;

// let b: &Foo = &a;
let b = TraitObject {
    // data存儲(chǔ)實(shí)際值的引用
    data: &a,
    // vtable存儲(chǔ)實(shí)際類型實(shí)現(xiàn)Foo的方法
    vtable: &Foo_for_String_vtable
};

// let y: &Foo = x;
let y = TraitObject {
    data: &x,
    vtable: &Foo_for_u8_vtable
};

// b.method();
(b.vtable.method)(b.data);

// y.method();
(y.vtable.method)(y.data);

對(duì)象安全

并不是所有的trait都能作為trait對(duì)象使用的，比如：

let v = vec![1, 2, 3];
let o = &v as &Clone;

會(huì)有一個(gè)錯(cuò)誤：

error: cannot convert to a trait object because trait `core::clone::Clone` is not object-safe [E0038]
let o = &v as &Clone;
        ^~
note: the trait cannot require that `Self : Sized`
let o = &v as &Clone;
        ^~

讓我來(lái)分析一下錯(cuò)誤的原因：

pub trait Clone: Sized {
    fn clone(&self) -> Self;

    fn clone_from(&mut self, source: &Self) { ... }
}

雖然Clone本身集成了Sized這個(gè)trait，但是它的方法fn clone(&self) -> Self和fn clone_from(&mut self, source: &Self) { ... }含有Self類型，而在使用trait對(duì)象方法的時(shí)候Rust是動(dòng)態(tài)派發(fā)的，我們根本不知道這個(gè)trait對(duì)象的實(shí)際類型，它可以是任何一個(gè)實(shí)現(xiàn)了該trait的類型的值，所以Self在這里的大小不是Self: Sized的，這樣的情況在Rust中被稱為object-unsafe或者not object-safe，這樣的trait是不能成為trait對(duì)象的。

總結(jié)：

如果一個(gè)trait方法是object safe的，它需要滿足：

方法有Self: Sized約束，或者
同時(shí)滿足以下所有條件：
- 沒(méi)有泛型參數(shù)
- 不是靜態(tài)函數(shù)
- 除了self之外的其它參數(shù)和返回值不能使用Self類型

如果一個(gè)trait是object-safe的，它需要滿足：

所有的方法都是object-safe的，并且
trait 不要求 Self: Sized 約束

參考stackoverflow object safe rfc

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trait對(duì)象 （trait object）

trait對(duì)象的實(shí)現(xiàn)

對(duì)象安全

trait對(duì)象（trait object）