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Rustのdyn Traitとimpl Traitの違いについて

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dyn Trait と impl Trait の違いについて整理する

  • 具体的な違い
  • 使い分け
  • メリット/デメリット

dyn Trait

  • いわゆる、トレイトオブジェクトのこと
    trait Reader {
    fn read(&self) -> Vec<u8>;
}

fn read_full(_: &dyn Reader) {}

impl Trait

  • こういうやつ
    trait Reader {
    fn read(&self) -> Vec<u8>;
}

fn read_full(_: &impl Reader) {}

参考文献

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dyn Trait

  • Traitを実装しているオブジェクトとメソッドへの参照を持つFat Pointerを使って実現している
    • Fat Pointerは通常のポインタとは異なり、参照以外のデータも持つ
    • 身近の例でいうとVecはデータへの参照と長さを持っているため、Fat Pointerに当たる
  • いわゆる動的ディスパッチ
  • 自前で実装すると次のような感じになる
    use std::mem::{align_of, size_of, transmute};

trait Adder {
    fn add(&self) -> isize;
}

#[derive(Debug)]
struct Data {
    a: isize,
    b: isize,
}

fn add(data: &Data) -> isize {
    data.a + data.b
}

fn call_adder(adder: &dyn Adder) {
    dbg!(adder.add());
}

// Cと同様にフィールドの順にメモリを確保する
#[repr(C)]
struct TraitObject<'a, T> {
    data: &'a mut T, // Traitを実装したデータへの参照
    vtable: *const usize, // vtable の生ポインタ（ただの数値）
}

fn main() {
    let mut data = Data { a: 1, b: 2 };
    // vtableの情報を経由して、実際にトレイトオブジェクトのメソッドを呼び出す
    // vtableのデータはそれぞれ
    // 0番目    : Drop へのポインタ
    // 1番目    : 元のデータのバイト数
    // 2番目    : 元のデータのアライメント
    // 3番目以降: メソッドへの生ポインタ(Traitのメソッド宣言順)
    let vtable = vec![0, size_of::<Data>(), align_of::<Data>(), add as usize];
    let object = TraitObject {
        data: &mut data,
        vtable: vtable.as_ptr(),
    };
    // TraitObject から &dyn Adder へ型変換
    let adder = unsafe { transmute::<TraitObject<Data>, &dyn Adder>(object) };
    call_adder(adder);
}
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impl Trait

  • Monomorphizationで型ごとに実装が作られる
  • コンパイル時に実装が追加されるので、実行時のオーバーヘッドがない
    • dyn Traitでは動的に関数呼び出しを行うので、それと比べてという意味
  • いわゆる静的ディスパッチ
  • コンパイル前
    fn do_something<T: Foo>(x: T) {
    x.method();
}

fn main() {
    let x = 5u8;
    let y = "Hello".to_string();

    do_something(x);
    do_something(y);
}
    コンパイル時に型ごとの実装が追加されるイメージ
    fn do_something_u8(x: u8) {
    x.method();
}

fn do_something_string(x: String) {
    x.method();
}

fn main() {
    let x = 5u8;
    let y = "Hello".to_string();

    do_something_u8(x);
    do_something_string(y);
}

参考文献

このスクラップは2023/01/10にクローズされました