DST

Rust 中绝大部分类型都是固定大小的，但也有一些类型在编译时大小未知，这些类型被称为动态大小类型（DST，Dynamically Sized Types）。或者称为不定长类型（unsized），和定长类型（sized）相对。

注意：String 和 Vec<T> 不是 DST 类型，因为它们在栈上存储的是指向堆上数据的指针、长度和容量等元数据，它们本身是定长类型，只是内部的数据是 DST 类型。

str、[T] 和 dyn Trait 是常见的 DST 类型。

DST 示例

let s: str = "hello"; // DST
let s: [i32] = [1, 2, 3]; // DST

上面例子中，str 和 [i32] 都是 DST 类型，因为它们的大小在编译时未知。str 类型的字符串字面量在内存中是以 &str 的形式存在的，&str 包含一个指向字符串数据的指针和字符串的长度信息，因此 &str 是一个定长类型。而 [i32] 是一个切片类型，它表示一段连续的 i32 数组，但它本身并不包含数组的长度信息，因此 [i32] 也是一个 DST 类型。

Rust 中的 DST 类型只能通过引用（如 &str）或智能指针（如 Box<str>）来使用，不能直接创建 DST 类型的变量。

trait object

再举一个动态类型的例子，即特征对象（trait object），它是通过 dyn Trait 语法来表示的。

trait Animal {
    fn speak(&self);
}

struct Dog;
impl Animal for Dog {
    fn speak(&self) {
        println!("Woof!");
    }
}

struct Cat;
impl Animal for Cat {
    fn speak(&self) {
        println!("Meow!");
    }
}

fn make_animal(animal_type: &str) -> Box<dyn Animal> {
    match animal_type {
        "dog" => Box::new(Dog),
        "cat" => Box::new(Cat),
        _ => panic!("Unknown animal type"),
    }
}

fn main() {
    let my_pet = make_animal("dog");
    my_pet.speak(); // 输出 "Woof!"
}

特征对象即实现了某个特征的对象，这样的对象可能是有很多的，比如上面的 Dog 和 Cat，它们都实现了 Animal 特征，但它们的具体类型不同。对于 dyn Animal 这个类型来说，它的大小在编译时是未知的，因此它是一个 DST 类型。但是我们可以通过 Box<dyn Animal> 来使用它，因为 Box 是一个智能指针，它包含了指向实际数据的指针和一些元数据（如 vtable 指针），Box<dyn Animal> 本身是一个定长类型。

Sized 特征

Sized 特征是 Rust 中的一个内置特征，它用于标记类型是否在编译时具有已知大小。所有在编译时大小已知的类型都实现了 Sized 特征，而动态大小类型（DST）则不实现该特征。

当我们使用泛型时，默认泛型参数会被隐式地约束为实现了 Sized 特征的类型：

fn generic<T>(t: T) {
    // --snip--
}

编译器会帮我们隐式地添加一个 T: Sized 的约束：

fn generic<T: Sized>(t: T) {
    // --snip--
}

你也可以在泛型中使用 ?Sized 语法来表示泛型参数可以是动态大小类型：

fn generic<T: ?Sized>(t: &T) {
    // --snip--
}

注意，当使用 ?Sized 约束时，泛型参数 T 必须通过引用或智能指针来传递，因为 DST 不能直接作为函数参数传递。

参考

• Sized 和不定长类型 DST