Rust 如何实现反射？

Question

Rust 具有

Any

的特点，但它也有“不为不使用的东西付费”的政策。 Rust是如何实现反射的？

我的猜测是 Rust 使用惰性标记。每个类型最初都是未分配的，但后来如果该类型的实例被传递给需要

Any

特征的函数，则该类型会被分配一个

TypeId

。

或者 Rust 可能会在其实例可能传递给该函数的每个类型上放置一个

TypeId

？我猜前者会很贵。

Answer 1

首先，Rust 没有反射；反射意味着您可以在运行时获取有关类型的详细信息，例如它实现的字段、方法、接口等。您不能使用 Rust 执行此操作。您可以获得的最接近的是显式实现（或派生）提供此信息的特征。

每种类型都会在编译时分配一个

TypeId

。因为拥有全局有序的 ID 是“困难”的，所以 ID 是一个从类型定义和有关它所包含的 crate 的各种元数据的组合派生的整数。换句话说：它们没有以任何顺序分配，它们只是定义类型的各种信息的“散列”。 [1]

如果您查看 Any 特征的

源代码，您将看到

Any 的单一实现：

impl<T: 'static + ?Sized > Any for T {
    fn get_type_id(&self) -> TypeId { TypeId::of::<T>() }
}

（边界可以

非正式地

简化为“所有不是从其他东西借用的类型”。）您还可以找到

TypeId的定义：

pub struct TypeId {
    t: u64,
}

impl TypeId {
    pub const fn of<T: ?Sized + 'static>() -> TypeId {
        TypeId {
            t: unsafe { intrinsics::type_id::<T>() },
        }
    }
}

intrinsics::type_id

是编译器识别的内部函数，给定类型，返回其内部类型 ID。这个调用只是在编译时被替换为文字整数类型 ID；这里没有“实际”调用。 [2] 这就是

TypeId

知道类型 ID 的方式。那么，

TypeId

 只是这个 

u64 的包装，以向用户隐藏实现细节。如果您发现它在概念上更简单，您可以将类型的 TypeId

 视为编译器在编译时

知道

的常量 64 位整数。

Any

从

get_type_id转发到此，这意味着get_type_id

是

真的

只是将特征方法绑定到适当的

TypeId::of

方法。它只是为了确保如果您有 

Any

，您可以找到原始类型的 

TypeId。

现在，

Any

已为

大多数

类型实现，但这并不意味着所有这些类型

实际上都有

一个

Any

实现在内存中浮动。实际发生的情况是，如果 

someone 编写了需要它的代码，编译器只会为类型的 Any 实现生成实际代码。 [3] 换句话说，如果您从不使用给定类型的 Any

 实现，编译器将永远不会生成它。

这就是 Rust 实现“不为你不使用的东西付费”的方式：如果你从未将给定类型传递为 

&Any 或 Box<Any>

，那么相关代码永远不会生成，也永远不会占用编译后的任何空间二进制。

[1]：令人沮丧的是，这意味着类型的

TypeId

可以

更改值

，具体取决于库的编译方式

，以至于将其编译为依赖项（而不是作为独立构建）导致

---

TypeId

要改变。

[2]：据我所知。我可能错了，但如果真是这样，我会真的感到惊讶。[3]：对于 Rust 中的泛型来说，这通常是正确的。

有一项倡议在 Rust 中实施反射，当前的 crate 是一个概念验证项目。

您可以检查一下，看看是否符合您的需求。

https://docs.rs/crate/reflect/latest

Answer 2