如何访问动态结构体的字段？

Question

最近我一直在学习高级的Rust技术。其中，我正在学习使用动态分发。

在我的尝试过程中，我遇到了一个问题。由于某种原因，我似乎无法访问使用Boxes和动态分发赋值给变量的结构体的字段。例如：

fn main() {
    let z: Box<dyn S>;
    z = Box::new(A::new());

    println!("{}", z.val);
}

trait S {
    fn new () -> Self where Self: Sized;
}


struct A {
    val: i32,
}

impl S for A {
    fn new () -> A {
        A {val: 1}
    }
}

struct B {
    val: i32
}

impl S for B {
    fn new() -> B {
        B {val:2}
    }
}

产生错误消息"error[E0609]: no field <code>val</code> on type <code>Box<dyn S></code>"

有没有办法访问这样的字段，或者我需要拼凑出一个解决方法？

- The Daleks

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没有办法做到这一点。也没有什么把戏可以欺骗它。向下转型一直是一个恶心的黑客和错误的做事方式，我为 Rust 摆脱了这个噩梦而喝彩。Trait 对象是一种你可以对其执行非常少量有限操作的东西，仅此而已。 - Silvio Mayolo

@SilvioMayolo在这种情况下，您建议我使用什么代替动态分派？ - The Daleks stand with Ukraine

@SilvioMayolo 我目前正在开发超级星际远航的 Rust 移植版。我希望有一个 Ship trait，它将被实现为代表 Enterprise 和 Faerie Queen（备用船）的结构体。这样，如果玩家不得不放弃 Enterprise，我就不需要太多额外的逻辑，只需使用 Faerie Queen 的结构体作为替代即可。 - The Daleks stand with Ukraine

如果你只有两种可能性，那么使用 enum 是一个很好的用例。enum 类似于 trait，但是实现者数量是有限的，并且你打算基于它们进行区分。 - Silvio Mayolo

请注意，从严格的面向对象的角度来看，您不应该从对象的方法之外访问字段（直接或通过get/set访问器）：为什么getter和setter方法是有害的。 - Jmb

Answer 1

如果您理解什么是 trait object，就很容易理解为什么这样做行不通了。当一个方法返回 dyn Trait 时，它并不返回任何 struct 的实例，而是返回了一个查找表，告诉调用者在哪里找到它的方法。因此，调用者可以访问方法，而不需要知道底层的 struct 是什么。

所以，如果调用者没有访问该 struct 的权限，显然就无法访问其字段。

有两种实现你想要做的事情的方法：

1. 使用 trait 的方法来访问所需字段。如果 trait 可能的实现者列表未预先确定，并且 trait 本身不太复杂（作为 trait 对象表示的 trait 有一些限制），这是一个好选择。请注意，trait 对象会带来一些运行时开销（使用查找表比直接方法访问更慢）。
2. 使用 enum。如果您知道方法可能返回的选项的完整列表，则这是最佳的 Rust'y 解决方案。

enum S {
  A { val: i32, anotherAval: u32 },
  B { val: i32, anotherBval: f32 },
}

impl S {
  fn val(&self) -> i32 {
    match self {
      S::A => A.val,
      S::B => B.val,
    }
  }
}

- Maxim Gritsenko