dyn and impl

dyn은 trait object를 표현하는 keyword다. Rust 코드를 보다 보면 dyn이나 impl을 function parameter로 받거나 return type으로 쓰는 경우가 있다. 둘이 뭐가 다른지 찾아보다가 https://cotigao.medium.com/dyn-impl-and-trait-objects-rust-fd7280521bea 에 간단히 정리된 글이 있어 내용을 정리해 봤다.

trait Animal {
   fn talk(&self);
}
struct Cat {}
struct Dog {}
impl Animal for Cat {
  fn talk(&self) {
    println!(“meow”);
  }
}
impl Animal for Dog {
  fn talk(&self) {
    println!(“bark”);
  }
}
fn animal_talk(a: &dyn Animal) {
  a.talk();
}
fn main() {
  let d = Dog {};
  let c = Cat {};
  animal_talk(&d);
  animal_talk(&c);
}

animal_talk 함수는 인자로 &dyn Animal을 받는다. 여기서 &를 제거하면 compile time에 size를 알 수 없다고 compiler가 에러를 낸다.

만약 &dyn 대신 impl을 쓰면 어떨까? 실행 결과는 같다. 다른 점은 impl을 쓰면 compile time에 타입이 결정된다는 것이다. 내부적으로는 Dog를 받는 함수 하나, Cat을 받는 함수 하나처럼 구체 타입별 코드가 만들어진다. 그럼 generic type을 쓰는 함수와 impl을 쓰는 함수는 뭐가 다를까?

fn animal_talk<T: Animal>(a: T) {
  a.talk();
}

이것도 결과는 같다. parameter 위치에서는 크게 다르지 않아 보인다. 하지만 return type에서는 차이가 생긴다. 그냥 Animal trait 자체를 return할 수는 없다. trait를 구현한 값을 return하려면 impl Trait 또는 Box<dyn Trait>를 사용해야 한다.

impl Trait를 return하는 함수를 만들어보자.

fn animal () -> impl Animal {
  if (is_dog_available()) {
    return Dog {};
  }
  Cat {}
}

이 코드는 실패한다. impl Trait는 compile time에 하나의 구체 타입으로 결정되어야 하기 때문이다. 즉 이 함수는 Dog나 Cat 중 하나의 타입만 return할 수 있다.

fn animal() -> Box<dyn Animal> {
  if (is_dog_available()) {
    return Box::new(Dog {});
  }

  Box::new(Cat {})
}

이렇게 하면 runtime에 trait object를 통해 dispatch되므로 여러 구체 타입을 return할 수 있다. 정리하면, 여러 타입 중 하나를 return하고 싶으면 Box<dyn Trait> 같은 trait object를 쓰고, 항상 하나의 구체 타입만 return한다면 impl Trait를 쓰면 된다.

https://joshleeb.com/posts/rust-traits-and-trait-objects/ 도 같이 참고하면 좋다. 아직도 완전히 익숙하진 않다. 역시 C#이 편하다.