6.4 trait 作为参数与返回值

在 Rust 中，trait 不仅用于定义行为，还可以作为函数参数或返回值的类型，从而实现抽象和多态。Rust 提供了两种主要方式来达成这一目的：impl Trait 和 dyn Trait。它们分别对应编译时多态（静态分发）和运行时多态（动态分发），适用于不同场景。

使用 impl Trait 作为参数

从 Rust 1.0 起，你可以通过泛型 + trait bound 的方式接受实现了特定 trait 的任意类型：

fn notify<T: Summary>(item: T) {
    println!("Breaking news! {}", item.summarize());
}

Rust 1.26 引入了更简洁的 impl Trait 语法，等价写法为：

fn notify(item: impl Summary) {
    println!("Breaking news! {}", item.summarize());
}

这种方式在参数位置使用时，本质上是泛型的语法糖。编译器会对每个具体调用生成特化代码（单态化），因此性能高，但会增加二进制体积。

注意：impl Trait 在参数位置 ≈ 泛型 + trait bound。

使用 impl Trait 作为返回值

impl Trait 更常用于返回值，表示“返回某个实现了该 trait 的具体类型，但不暴露其真实类型”：

fn create_summary() -> impl Summary {
    Tweet {
        username: String::from("rustlang"),
        content: String::from("Rust 1.78 released!"),
    }
}

这里，函数返回一个 Tweet，但调用者只知道它实现了 Summary，无法访问 Tweet 的其他字段或方法。这种方式：

• 隐藏实现细节；
• 允许未来更换返回类型而不破坏 API；
• 保持零成本抽象（因为返回的是具体类型，非指针）。

但限制是：函数内部所有 return 路径必须返回同一具体类型。例如，不能有时返回 Tweet，有时返回 NewsArticle。

使用 dyn Trait 实现运行时多态

当需要在运行时处理多种不同类型的值（例如存放在 Vec 中），就必须使用 trait 对象（trait object），即 dyn Trait。

例如：

let tweet = Tweet { /* ... */ };
let article = NewsArticle { /* ... */ };

let summaries: Vec<&dyn Summary> = vec![&tweet, &article];

这里，&dyn Summary 是一个 trait 对象，包含：

• 指向实际数据的指针；
• 指向虚表（vtable）的指针，用于在运行时查找方法实现。

使用 trait 对象时，方法调用通过动态分发完成，有轻微运行时开销，但允许异构集合。

注意：要成为 trait 对象，trait 必须是“对象安全”的（object safe），即不能包含以下内容：

• 方法返回 Self；
• 方法包含泛型参数；
• 关联类型未被完全指定。

impl Trait 与 dyn Trait 对比

示例：使用 Box<dyn Trait> 存储所有权：

let summaries: Vec<Box<dyn Summary>> = vec![
    Box::new(tweet),
    Box::new(article),
];

小结

impl Trait 和 dyn Trait 为 Rust 提供了灵活的抽象手段。前者适用于性能敏感、类型统一的场景；后者适用于需要运行时多态或处理异构数据的场合。合理选择两者，既能保持代码的通用性，又能兼顾效率与表达力，这也是编写高质量 Rust 代码的一项重要能力。