泛型加动态调度

Question

考虑这样一种情况，我有一个函数 make_numbers，它应该创建一串随机数，但我想在运行时（用户输入）决定应该使用哪种随机数生成器。更难的是，我们假设 make_numbers 函数对要生成的数字类型具有通用性。

我用伪代码写了我想实现的东西，我明白为什么这样不行。但是，我不知道在 Rust 中用什么惯用的方式来实现这个目标？

我天真的想法是：

使用 Box<Rng>，但这不起作用，因为 Rng 具有通用函数。
在 StdRng 和 XorShiftRng 上使用枚举，但我真的想不出写这个的好方法。

你能给我一些提示，说明这个特定问题的完美解决方案是什么样的吗？

注意：这个问题不是关于具有不同类型的不同匹配武器（解决方案可以是 Box 或枚举，如上所述） - 但如何在这种情况下应用这些解决方案。

extern crate rand;

use rand::{Rng, SeedableRng, StdRng};
use rand::prng::XorShiftRng;
use std::string::String;
use rand::distributions::{Distribution, Standard};
use std::fmt::Display;

// Generic function that should work with any type of random number generator
fn make_numbers<T, R: Rng>(rng: &mut R) -> String 
    where T: Display, Standard: Distribution<T> 
{
    let mut s = String::new();
    for _i in 0..10 {
        s.push_str(format!("_{}", rng.gen::<T>()).as_str());
    }
    s
}

fn main() {
    let use_std = true; // -> assume that this will be determined at runtime (e.g. user input)

    // Pseudo code, will not work.
    let mut rng = match use_std {
        true => StdRng::from_seed(b"thisisadummyseedthisisadummyseed".to_owned()),
        false => XorShiftRng::from_seed(b"thisisadummyseed".to_owned())
    };

    let s = make_numbers::<u8>(&mut rng);

    // ... do some complex stuff with s ...

    print!("{}", s)
}

error[E0308]: match arms have incompatible types
  --> src/main.rs:24:19
   |
24 |       let mut rng = match use_std {
   |  ___________________^
25 | |         true => StdRng::from_seed(b"thisisadummyseedthisisadummyseed".to_owned()),
26 | |         false => XorShiftRng::from_seed(b"thisisadummyseed".to_owned())
   | |                  ------------------------------------------------------ match arm with an incompatible type
27 | |     };
   | |_____^ expected struct `rand::StdRng`, found struct `rand::XorShiftRng`
   |
   = note: expected type `rand::StdRng`
              found type `rand::XorShiftRng`

Answer 1

我想你明白你的match武器的类型必须相同。（否则，请参考suggested duplicate。）

我在您的特定情况下看到的另一个选择是为每个手臂调用 make_numbers：

fn main() {
    let use_std = true;     
    let s = match use_std {
        true => make_numbers::<u8, _>(&mut StdRng::from_seed(b"thisisadummyseedthisisadummyseed".to_owned())),
        false => make_numbers::<u8, _>(&mut XorShiftRng::from_seed(b"thisisadummyseed".to_owned()))
    };
    print!("{}", s)
}

我发现如果您在 make_numbers 中添加了很多附加参数，这可能没有意义。

在这种情况下，我求助于宏：

fn main() {
    let use_std = true;  
    macro_rules! call_make_numbers(($t:ty, $rng:ident, $str:expr) => {
        make_numbers::<$t, _>(&mut $rng::from_seed($str.to_owned()))
    });
    let s = match use_std {
        true => call_make_numbers!(u8, StdRng, b"thisisadummyseedthisisadummyseed"),
        false => call_make_numbers!(u8, XorShiftRng, b"thisisadummyseed"),
    };
    print!("{}", s)
}

Answer 2

您自己注意到您不能使用 Box<dyn Rng>，因为 Rng 特征不是对象安全的。不过，rand crate 提供了一个解决方案：每个 RNG 的基础都是由特性 RngCore 提供的，它是对象安全的，并且 Box<dyn RngCore> 也实现了 Rng通过这两个特征实现：

第一个实现确保 Box<dyn RngCore> 本身就是 RngCore，而第二个实现对所有 RngCore 对象实现 Rng。实际上，您将能够在 RngCore 特征对象上调用所有 Rng 方法，并且实现会在后台动态分派到所需的 RngCore 方法。

利用这个，你可以使用下面的代码：

let mut rng: Box<dyn RngCore> = if use_std {
    Box::new(
        StdRng::from_seed(b"thisisadummyseedthisisadummyseed".to_owned())
    )
} else {
    Box::new(
        XorShiftRng::from_seed(b"thisisadummyseed".to_owned())
    )
};
let s = make_numbers::<u8, _>(&mut rng);

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traits

trait-objects