为什么脂肪指针有时会向外渗透？

Question

我认为我已经理解了Rust中的胖指针，但我无法理解为什么它们似乎从内部类型向外渗透。大概我的心理模型是关闭的，但我正在努力为这段代码找到一个令人满意的解释：

use std::cell::RefCell;
use std::fmt::Debug;
use std::mem::size_of;
use std::rc::Rc;

fn main() {
    println!("{}", size_of::<Rc<RefCell<Vec<u8>>>>());
    println!("{}", size_of::<Rc<RefCell<Debug>>>());
    println!("{}", size_of::<Box<Rc<RefCell<Debug>>>>());
}

它在64位机器上打印8, 16, 8。Playground link。

因为Rc在内部生成了一个Box (使用into_raw_non_null)，所以我认为这会输出8, 8, 8。至少从size_of的角度来看，胖指针似乎从Debug向外渗透，甚至超过了Rc的Box，是不是因为它被存储为原始指针？

Answer 1

归根结底，Rc<RefCell<Debug>>是特征对象，特征对象是胖指针。它内部和外部的类型都不是胖指针。

无论如何，在Vec<u8>集合中没有胖指针。Vec<T>是(*mut T, usize, usize)，RefCell<T>是(T, usize)，Rc<T>是(*mut T)。

size_of              | is
---------------------+---
           Vec<u8>   | 24
   RefCell<Vec<u8>>  | 32
Rc<RefCell<Vec<u8>>> |  8

您的第二个和第三个案例确实涉及到一个特征对象的胖指针：Rc<RefCell<dyn Debug>>。将一个特征对象放在另一个指针( Rc)后面会创建一个指向具体类型的瘦指针：*mut RefCell<dyn Debug>。

size_of                     | is
----------------------------+---
    Rc<RefCell<dyn Debug>>  | 16
Box<Rc<RefCell<dyn Debug>>> |  8

值得注意的是，创建RefCell<dyn Debug>是不可能的

error[E0277]: the size for values of type `dyn std::fmt::Debug` cannot be known at compilation time
 --> src/main.rs:4:20
  |
4 |     println!("{}", mem::size_of::<RefCell<dyn Debug>>());
  |                    ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ doesn't have a size known at compile-time
  |
  = help: within `std::cell::RefCell<dyn std::fmt::Debug>`, the trait `std::marker::Sized` is not implemented for `dyn std::fmt::Debug`
  = note: to learn more, visit <https://doc.rust-lang.org/book/second-edition/ch19-04-advanced-types.html#dynamically-sized-types-and-the-sized-trait>
  = note: required because it appears within the type `std::cell::RefCell<dyn std::fmt::Debug>`
  = note: required by `std::mem::size_of`

特征对象需要一些间接性；当您添加一些时，您最终构造了某种类型的胖指针。

您可以使用不稳定选项-Z print-type-sizes来探索结构的布局：

type: `std::rc::RcBox<std::cell::RefCell<dyn std::fmt::Debug>>`: 24 bytes, alignment: 8 bytes
    field `.strong`: 8 bytes
    field `.weak`: 8 bytes
    field `.value`: 8 bytes

type: `core::nonzero::NonZero<*const std::rc::RcBox<std::cell::RefCell<dyn std::fmt::Debug>>>`: 16 bytes, alignment: 8 bytes
    field `.0`: 16 bytes

type: `std::ptr::NonNull<std::rc::RcBox<std::cell::RefCell<dyn std::fmt::Debug>>>`: 16 bytes, alignment: 8 bytes
    field `.pointer`: 16 bytes

type: `std::rc::Rc<std::cell::RefCell<dyn std::fmt::Debug>>`: 16 bytes, alignment: 8 bytes
    field `.ptr`: 16 bytes
    field `.phantom`: 0 bytes, offset: 0 bytes, alignment: 1 bytes

type: `std::cell::RefCell<dyn std::fmt::Debug>`: 8 bytes, alignment: 8 bytes
    field `.borrow`: 8 bytes
    field `.value`: 0 bytes

我不是100%地解析这个输出，因为我希望RefCell<dyn Debug>是一个没有大小的类型(如上面的错误所示)。我假设"0字节“的含义是重载的。