如何从trait对象中获取对具体类型的引用？

Question

如何从trait对象中获取对具体类型的引用？

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在这段代码中，我该如何从变量a中获取Box<B>、&B或者&Box<B>？

trait A {}

struct B;
impl A for B {}

fn main() {
    let mut a: Box<dyn A> = Box::new(B);
    let b = a as Box<B>;
}

这段代码返回一个错误：

error[E0605]: non-primitive cast: `std::boxed::Box<dyn A>` as `std::boxed::Box<B>`
 --> src/main.rs:8:13
  |
8 |     let b = a as Box<B>;
  |             ^^^^^^^^^^^
  |
  = note: an `as` expression can only be used to convert between primitive types. Consider using the `From` trait

- Aleksandr

2个回答

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很明显，如果有另一种类型C实现A并且您尝试将Box<C>转换为Box<B>，则转换可能会失败。我不知道您的情况，但对我来说，它看起来很像您正在将其他语言（如Java）的技术带入Rust中。在Rust中，我从未遇到过这种问题--也许您的代码设计可以改进以避免这种类型的转换。

如果你愿意的话，你可以使用 mem::transmute 转换几乎任何东西。可惜的是，如果我们想要将 Box<A> 转换为 Box<B> 或者将 &A 转换为 &B，那么会出现问题，因为指向 trait 的指针是一个“胖指针”，实际上由两个指针组成：一个指向实际对象，另一个指向 vptr。如果我们将其转换为结构体类型，则可以忽略 vptr。请记住，这种解决方案非常不安全且相当繁琐 - 我不会在“真实”的代码中使用它。

let (b, vptr): (Box<B>, *const ()) = unsafe { std::mem::transmute(a) };

编辑：算了，这比我想象的更不安全。如果你想正确地做到这一点，你必须使用 std::raw::TraitObject。但这仍然不稳定。我认为这对OP没有任何用处；不要使用它！

在这个非常相似的问题中有更好的替代方法：如何匹配特质实现者。

- Lukas Kalbertodt

1

感谢您的回答。我正在努力理解如何应对这种情况。很高兴了解可能的解决方案。 - Aleksandr

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可以查看英文原文，
原文链接

- DK. · Accepted Answer

在Rust中进行向下转换有两种方法。第一种方法是使用Any。请注意，这仅允许您向下转换为确切的、原始的具体类型。只需按以下方式操作：

use std::any::Any;

trait A {
    fn as_any(&self) -> &dyn Any;
}

struct B;

impl A for B {
    fn as_any(&self) -> &dyn Any {
        self
    }
}

fn main() {
    let a: Box<dyn A> = Box::new(B);
    // The indirection through `as_any` is because using `downcast_ref`
    // on `Box<A>` *directly* only lets us downcast back to `&A` again.
    // The method ensures we get an `Any` vtable that lets us downcast
    // back to the original, concrete type.
    let b: &B = match a.as_any().downcast_ref::<B>() {
        Some(b) => b,
        None => panic!("&a isn't a B!"),
    };
}

另一种方法是在基本特征（在本例中为A）上为每个“目标”实现一个方法，并为每个所需的目标类型实现转换。

等等，我们为什么需要as_any？ 即使将Any添加为要求A的条件，它仍然无法正确工作。首先问题是在Box<dyn A>中的A也将实现Any...这意味着当您调用downcast_ref时，您实际上将在对象类型A上调用它。 Any只能向其调用的类型进行向下转换，在这种情况下是A，因此您只能将其转换回&dyn A，而您已经拥有它。

但是，其中包含底层类型的Any实现吗？好吧，是的，但您无法获取它。 Rust不允许您从&dyn A转换为&dyn Any。 as_any就是为此而设计的；因为它仅在我们的“具体”类型上实现，所以编译器不会混淆应该调用哪一个。在&dyn A上调用它会导致它动态分派到具体的实现（在这种情况下是B::as_any），后者使用B的Any实现返回&dyn Any，这正是我们想要的。

请注意，您可以通过根本不使用A来回避整个问题。具体来说，以下内容也将有效：

fn main() {
    let a: Box<dyn Any> = Box::new(B);
    let _: &B = match a.downcast_ref::<B>() {
        Some(b) => b,
        None => panic!("&a isn't a B!")
    };    
}

然而，这将使你无法使用其他方法；在这里你只能将其向下转换为一个具体类型。

最后值得一提的是，mopa crate 可以让你将 Any 的功能与自己的 trait 结合起来。