零成本抽象与泛型

核心问题

需要编译时多态还是运行时多态？

选择正确的抽象层次直接影响性能。

泛型 vs Trait Object

何时用泛型

// 类型在编译时已知
fn process<T: Processor>(item: T) {
    item.process();
}

// 返回同一类型
fn create_processor() -> impl Processor {
    // 返回具体类型
}

// 多个类型参数
fn combine<A: Display, B: Display>(a: A, b: B) -> String {
    format!("{} and {}", a, b)
}

何时用 trait object

// 运行时决定类型
trait Plugin {
    fn run(&self);
}

struct PluginManager {
    plugins: Vec<Box<dyn Plugin>>,
}

// 异构集合
let handlers: Vec<Box<dyn Handler>> = vec![
    Box::new(HttpHandler),
    Box::new(GrpcHandler),
];

对象安全规则

// ❌ 不是对象安全的
trait Bad {
    fn create(&self) -> Self;  // 返回 Self
    fn method(&self, x: Self);  // 参数有 Self
}

// ✅ 对象安全
trait Good {
    fn name(&self) -> &str;
}

impl Trait vs dyn Trait

// impl Trait：返回具体类型（静态分发）
fn create_processor() -> impl Processor {
    HttpProcessor
}

// dyn Trait：返回 trait object（动态分发）
fn create_processor() -> Box<dyn Processor> {
    Box::new(HttpProcessor)
}

性能影响

// 泛型：每个类型生成一份代码
fn process<T: Trait>(item: T) {
    item.method();
}
// 编译后：
// fn process_Http(item: Http) { ... }
// fn process_Ftp(item: Ftp) { ... }

// trait object：单一路径
fn process(item: &dyn Trait) {
    item.method();  // 通过 vtable 调用
}

常见错误

优化策略

1. 热点代码用泛型 – 消除动态分发开销
2. 插件系统用 dyn – 灵活性优先
3. 小集合用泛型 – 避免 Box 分配
4. 大集合用 dyn – 减少代码膨胀