oop – 为什么Rust不支持trait对象upcasting？

给出这个代码：

trait Base {
    fn a(&self);
    fn b(&self);
    fn c(&self);
    fn d(&self);
}

trait Derived : Base {
    fn e(&self);
    fn f(&self);
    fn g(&self);
}

struct S;

impl Derived for S {
    fn e(&self) {}
    fn f(&self) {}
    fn g(&self) {}
}

impl Base for S {
    fn a(&self) {}
    fn b(&self) {}
    fn c(&self) {}
    fn d(&self) {}
}

不幸的是,我不能将& Derived投入到& Base.我想知道为什么会这样,因为Derived vtable必须以某种方式引用Base方法.

那么检查LLVM IR显示如下：

@vtable4 = internal unnamed_addr constant {
    void (i8*)*,
    i64,
    i64,
    void (%struct.S*)*,
    void (%struct.S*)*,
    void (%struct.S*)*,
    void (%struct.S*)*
} {
    void (i8*)* @_ZN2i813glue_drop.98717h857b3af62872ffacE,
    i64 0,
    i64 1,
    void (%struct.S*)* @_ZN6S.Base1a20h57ba36716de00921jbaE,
    void (%struct.S*)* @_ZN6S.Base1b20h3d50ba92e362d050pbaE,
    void (%struct.S*)* @_ZN6S.Base1c20h794e6e72e0a45cc2vbaE,
    void (%struct.S*)* @_ZN6S.Base1d20hda31e564669a8cdaBbaE
}

@vtable26 = internal unnamed_addr constant {
    void (i8*)*,
    i64,
    i64,
    void (%struct.S*)*,
    void (%struct.S*)*,
    void (%struct.S*)*,
    void (%struct.S*)*,
    void (%struct.S*)*,
    void (%struct.S*)*,
    void (%struct.S*)*
} {
    void (i8*)* @_ZN2i813glue_drop.98717h857b3af62872ffacE,
    i64 0,
    i64 1,
    void (%struct.S*)* @_ZN9S.Derived1e20h9992ddd0854253d1WaaE,
    void (%struct.S*)* @_ZN9S.Derived1f20h849d0c78b0615f092aaE,
    void (%struct.S*)* @_ZN9S.Derived1g20hae95d0f1a38ed23b8aaE,
    void (%struct.S*)* @_ZN6S.Base1a20h57ba36716de00921jbaE,
    void (%struct.S*)* @_ZN6S.Base1b20h3d50ba92e362d050pbaE,
    void (%struct.S*)* @_ZN6S.Base1c20h794e6e72e0a45cc2vbaE,
    void (%struct.S*)* @_ZN6S.Base1d20hda31e564669a8cdaBbaE
}

所有Rust vtables在第一个字段中包含指向析构函数,大小和对齐的指针,并且在引用supertrait方法时,子项目不会重复它们,也不使用间接引用supertrait vtables.他们只是逐字地复制方法指针,没有别的.

鉴于这种设计,很容易理解为什么这不起作用.需要在运行时构建一个新的vtable,它可能位于堆栈上,而不是一个优雅(或最优)的解决方案.

有一些解决方法,当然,像添加显式的upcast方法到界面,但这需要相当多的样板(或宏狂风)才能正常工作.

现在的问题是 – 为什么它不能以某种方式实现,这样可以使特征对象上传？就像在超级桌上的超级桌上添加一个指针.现在,Rust的动态调度似乎不能满足 LSP ,这是面向对象设计的一个非常基本的原则.

当然,您可以使用静态调度,这在Rust中非常优雅,但是它容易导致代码膨胀,这有时比计算性能更重要 – 比如嵌入式系统,Rust开发人员声称支持这样的用例语言.此外,在许多情况下,您可以成功使用不是纯OO的模型,这似乎被Rust的功能设计所鼓励.仍然,Rust支持许多有用的OO模式…所以为什么不是LSP？

有没有人知道这样的设计的理由？

其实我觉得我有理由我发现了一种优雅的方法来增加对任何需要的特征的支持,而 程序员 也可以选择是否将该额外的vtable条目添加到特征中,或者不喜欢,这是一个类似的权衡C的虚拟与非虚拟方法：优雅和模型的正确性与性能.

代码可以实现如下：

trait Base : AsBase {
    ...
}

trait AsBase {
    fn as_base(&self) -> &Base;
}

impl<T: Base> AsBase for T {
    fn as_base(&self) -> &Base { self }
}

当然,可以添加一些额外的方法来投射&mut指针或者一个Box(添加一个T必须是一个静态类型的要求),但这是一个一般的想法.这允许安全和简单(虽然不是隐含的)每个派生类型的上传,没有每个派生类型的样板.