Rust范型与Unsize类型

概念

Sized是Rust编译阶段检查对象操作的一个基本依据，Rust只允许操作已知大小的对象, 未知大小的对象只能操作它的指针(&)。

默认情况下，任何类型参数都是Sized限定的，即：

<T> 等价于 <T: Sized>

在Rust里，如果一个类型的字节大小在编译期可以确定，那么这个类型就是确定大小(Sized)的。确定类型的大小(size)对于能够在栈(stack)上为实例分配足够的空间是十分重要的。确定大小类型(sized type)可以通过传值(by value)或者传引用(by reference)的方式来传递。

如果一个类型的大小不能在编译期确定，那么它就被称为不确定大小类型(unsized type)或者DST，即动态大小类型(Dynamically-Sized Type)。因为不确定大小类型(unsized type)不能存放在栈上，所以它们只能通过传引用(by reference)的方式来传递。

示例代码

以下代码是正确的：

fn sized_correct() {
    #[derive(Debug)]
    struct Water<T>(T);            // 等同于 struct Status<T: Sized>(T);

    #[derive(Debug)]
    struct Cup(Water<i32>);

    let water = Water(10);
    let cup = Cup(water);
    println!("{:?}", cup);         // output: Cup(Water(10))
}

以下代码是错误的：

fn sized_error() {
    #[derive(Debug)]
    struct Water<T>(T);            // 等同于 struct Status<T: Sized>(T);

    #[derive(Debug)]
    struct Cup(Water<[i32]>);     // 由于[i32] 是一个队列, 因此它是未知大小
}

为了支持参数长度可变，需要进行调整：

fn use_unsized_to_fix_sized_error() {
    #[derive(Debug)]
    #[allow(dead_code)]
    struct Bar<T: ?Sized>(T);

    #[derive(Debug)]
    #[allow(dead_code)]
    struct BarUse<'a>(Bar<&'a [i32]>);
}

尽管[i32]是可变长度变量，但是&[i32]是一个指针，长度是固定的，在加入?Sized约束后，Bar中使用到的范型可以是可变长度变量。

在Rust中，指向数组的动态大小视图(dynamically sized views)被称为切片(slice)。例如，一个&str是一个"字符串切片(string slice)" ，一个&[i32]是一个"i32切片"。切片(slice)是双宽度(double-width)的，因为他们存储了一个指向数组的指针和数组中元素的数量。

trait对象指针是双宽度(double-width)的，因为他们存储了一个指向数据的指针和一个指向vtable的指针。

不确定大小(unsized) 结构体指针是双宽度的，因为他们存储了一个指向结构体数据的指针和结构体的大小(size)。不确定大小(unsized) 结构体只能拥有有1个不确定大小(unsized)字段(field)而且它必须是结构体里的最后一个字段(field)。

总结

只有确定大小类型(sized type)的实例可以被放到栈上，也就是，可以通过值传递。

不确定大小类型(unsized type)的实例不能被放置在栈上并且必须通过引用来传递。

不确定大小类型(unsized type)的指针是双宽度(double-width)的，因为除了指向数据之外，他们还需要做一些额外的记录来追踪数据的长度或者指向一个vtable。