面试题：Rust枚举、trait对象及动态分发的深度应用

Question

定义一个`trait` `Drawable`，包含`draw`方法。接着定义一个枚举`Shape`，其变体包括`Circle(f64)`（表示半径）、`Rectangle(f64, f64)`（表示宽和高）。在`Shape`枚举上实现`Drawable` trait，`draw`方法根据不同形状打印相应的绘制信息。然后编写一个函数`draw_shapes`，该函数接受一个`Vec<Box<dyn Drawable>>`参数，在函数内遍历该向量并调用每个对象的`draw`方法。最后在`main`函数中创建不同形状的实例，放入向量并调用`draw_shapes`函数。要求考虑内存管理和动态分发的性能优化。

Answer 1

trait Drawable {
    fn draw(&self);
}

enum Shape {
    Circle(f64),
    Rectangle(f64, f64),
}

impl Drawable for Shape {
    fn draw(&self) {
        match self {
            Shape::Circle(radius) => println!("Drawing a circle with radius {radius}"),
            Shape::Rectangle(width, height) => println!("Drawing a rectangle with width {width} and height {height}"),
        }
    }
}

fn draw_shapes(shapes: &Vec<Box<dyn Drawable>>) {
    for shape in shapes {
        shape.draw();
    }
}

fn main() {
    let mut shapes: Vec<Box<dyn Drawable>> = Vec::new();
    shapes.push(Box::new(Shape::Circle(5.0)));
    shapes.push(Box::new(Shape::Rectangle(10.0, 5.0)));

    draw_shapes(&shapes);
}

说明

1. 定义trait Drawable：包含draw方法，这是所有可绘制对象需要实现的方法。
2. 定义枚举Shape：包含Circle和Rectangle两种变体，分别携带半径、宽和高的信息。
3. 在Shape上实现Drawable trait：draw方法通过match语句根据不同的形状变体打印相应的绘制信息。
4. 定义draw_shapes函数：接受一个Vec<Box<dyn Drawable>>参数，遍历向量并调用每个对象的draw方法。这里使用&Vec<Box<dyn Drawable>>避免所有权转移，提高性能。
5. 在main函数中：创建不同形状的实例并放入向量，调用draw_shapes函数进行绘制。使用Box<dyn Drawable>实现动态分发，并且在draw_shapes函数参数中使用引用，减少不必要的内存拷贝，优化内存管理和动态分发性能。