将Rc<ConcreteType>转换为Rc<Trait>

Question

Horse是一个实现Animal特性的结构。我有一个Rc<Horse>和一个需要接受Rc<Animal>的函数，所以我想从Rc<Horse>转换到Rc<Animal>。

我做了这个：

use std::rc::Rc;

struct Horse;

trait Animal {}

impl Animal for Horse {}

fn main() {
    let horse = Rc::new(Horse);
    let animal = unsafe {
        // Consume the Rc<Horse>
        let ptr = Rc::into_raw(horse);
        // Now it's an Rc<Animal> pointing to the same data!
        Rc::<Animal>::from_raw(ptr)
    };
}

这是个好办法吗？这是正确的吗？

Answer 1

Boiethios的答复已经解释了可以使用as显式执行向上转换，甚至可以在某些情况下隐式执行。我想补充一些关于机制的更多细节。

我将从解释为什么您的不安全代码正确工作开始。

let animal = unsafe {
    let ptr = Rc::into_raw(horse);
    Rc::<Animal>::from_raw(ptr)
};

unsafe块中的第一行使用horse并返回一个*const Horse，这是一个指向具体类型的指针。指针正是您所期望的--horse数据的内存地址(忽略了在您的示例中Horse为零大小且没有数据的事实)。

pub unsafe fn from_raw(ptr: *const T) -> Rc<T>

因为我们要为Rc::<Animal>调用这个函数，所以预期的参数类型是*const Animal。然而，我们拥有的ptr有*const Horse类型，那么为什么编译器会接受代码呢？答案是编译器执行不大小的强制，这是一种隐式强制转换，即在某些地方为某些类型执行。具体来说，我们将指向具体类型的指针转换为实现Animal特性的任何类型的指针。因为我们不知道确切的类型，现在指针不再仅仅是一个内存地址了--它是一个内存地址和对象的实际类型的标识符，一个所谓的fat指针。这样，从fat指针创建的Rc可以保留底层具体类型的信息，并可以为Horse的Animal实现调用正确的方法(如果有的话；在您的示例中，Animal没有任何函数，但如果有，则应该继续工作)。

我们可以通过打印两种指针的大小来看出它们之间的区别。

let ptr = Rc::into_raw(horse);
println!("{}", std::mem::size_of_val(&ptr));
let ptr: *const Animal = ptr;
println!("{}", std::mem::size_of_val(&ptr));

此代码首先使ptr成为一个*const Horse，然后打印指针的大小，然后使用不大小的强制将ptr转换为和*const Animal，然后再次打印其大小。在64位系统上，这将打印

8
16

第一个只是一个简单的内存地址，而第二个是一个内存地址以及关于切入点的具体类型的信息。(具体来说，fat指针包含指向虚拟方法表的指针。)

现在让我们看看Boethios的答案中的代码发生了什么

let animal = horse as Rc<Animal>;

或等量

let animal: Rc<Animal> = horse;

也要执行不大小的强制。编译器如何知道如何对Rc而不是原始指针执行此操作？答案是专门为此目的而存在。您可以阅读用于动态大小类型的矫顽器上的RFC以获得更多详细信息。

Answer 2

我认为您的解决方案是正确的，而我不是不安全代码的专家。但是，您不必使用不安全的代码来做简单的事情，比如向上转换：

use std::rc::Rc;

trait Animal {}

struct Horse;

impl Animal for Horse {}

fn main() {
    let horse = Rc::new(Horse);
    let animal = horse as Rc<Animal>;
}

如果要将其传递给函数，甚至不需要强制转换：

fn gimme_an_animal(_animal: Rc<Animal>) {}

fn main() {
    let horse = Rc::new(Horse);
    gimme_an_animal(horse);
}

因为Horse实现了Animal，所以马就是动物。你不必做任何特殊的事情来铸造它。请注意，这种转换是破坏性的，您不能从Rc<Horse>中生成Rc<Animal>。