使用 Trait 作为 Vec 类型

Question

我是 Rust 的新手，并且见过一些人们使用 Box 来允许将实现特定 Trait 的许多类型推送到 Vec 上的示例。当将 Trait 与泛型一起使用时，我遇到了一个问题。

error[E0038]: the trait `collision::collision_detection::Collidable` cannot be made into an object
  --> src/collision/collision_detection.rs:19:5
   |
19 |     collidables: Vec<Box<Collidable<P, M>>>,
   |     ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ the trait `collision::collision_detection::Collidable` cannot be made into an object
   |
   = note: method `get_ncollide_shape` has generic type parameters

error: aborting due to previous error

error: Could not compile `game_proto`.

To learn more, run the command again with --verbose.

这是我的代码

extern crate ncollide;
extern crate nalgebra as na;

use self::ncollide::shape::Shape;
use self::ncollide::math::Point;
use self::ncollide::math::Isometry;
use self::na::Isometry2;

pub trait Collidable<P: Point, M> {
    fn get_ncollide_shape<T: Shape<P, M>>(&self) -> Box<T>;
    fn get_isometry(&self) -> Isometry2<f64>;
}

pub struct CollisionRegistry<P, M>
where
    P: Point,
    M: Isometry<P>,
{
    collidables: Vec<Box<Collidable<P, M>>>,
}

impl<P: Point, M: Isometry<P>> CollisionRegistry<P, M> {
    pub fn new() -> Self {
        let objs: Vec<Box<Collidable<P, M>>> = Vec::new();
        CollisionRegistry { collidables: objs }
    }

    pub fn register<D>(&mut self, obj: Box<D>)
    where
        D: Collidable<P, M>,
    {
        self.collidables.push(obj);
    }
}

我正在尝试使用可碰撞对象作为异质游戏对象的列表，这将为我提供 ncollide 兼容的形状以反馈到碰撞检测引擎中。

编辑：为了消除一些混乱。我并不是试图构造并返回 Trait 的实例。我只是想创建一个 Vec，允许将 Collidable 特征的任何实例推到它上面。

Answer 1

Rust 是一种编译语言，因此当它编译代码时，它需要知道生成机器代码可能需要的所有信息。

当你说

trait MyTrait {
  fn do_thing() -> Box<u32>;
}

struct Foo {
   field: Box<MyTrait>
}

你告诉Rust它将Foo包含一个box包含任何实现MyTrait. 通过装箱类型，编译器将删除该特征未涵盖的有关数据类型的任何其他数据。这些特征对象被实现为一组数据字段和一个函数表（称为vtable），其中包含特征公开的函数，因此可以调用它们。

当你改变时

fn do_thing() -> Box<u32>;

到

fn do_thing<T>() -> Box<T>;

它可能看起来很相似，但行为却有很大不同。我们来看一个普通函数的例子

fn do_thing<T>(val: T) { }

fn main() {
  do_thing(true);
  do_thing(45 as u32);
}

编译器执行所谓的操作monomorphization，这意味着编译器中的代码本质上变成了

fn do_thing_bool(val: bool) { }
fn do_thing_num(val: u32) { }

fn main() {
  do_thing_bool(true);
  do_thing_num(45 as u32);
}

需要意识到的关键一点是，你要求它为你的特质做同样的事情。问题是编译器无法做到这一点。上面的示例依赖于提前知道do_thing在一种情况下使用数字调用，在另一种情况下使用布尔值调用，并且它可以 100% 确定地知道这是该函数使用的唯一两种方式。

用你的代码

trait MyTrait {
  fn do_thing<T>() -> Box<T>;
}

编译器不知道do_thing将调用什么类型，因此它无法生成您需要调用的函数。为此，无论您将结构实现转换Collidable为装箱对象，它都必须知道每种可能的返回类型get_ncollide_shape，但这是不支持的。

其他链接：

• 了解特征和对象安全
• https://www.reddit.com/r/rust/comments/3an132/how_to_wrap_a_trait_object_that_has_generic/