如何将实现Debug trait的值直接格式化为UTF-16字符串？

我需要将一个实现了Debug trait的值的格式化结果编码为UTF-16码点的向量。目前的做法是先用format!宏生成UTF-8字符串，再转换为UTF-16：

use std::fmt::Debug;

#[derive(Debug)]
pub struct User {
    name: String,
    some_ids: [u8; 16],
    // 更多字段...
}

pub fn display_to_u16(user: &User) -> Vec<u16> {
    let asutf8 = format!("{user:#?}");
    asutf8.encode_utf16().collect()
}

但这种先转UTF-8再转UTF-16的方式存在不必要的内存开销，有没有办法直接将值格式化为UTF-16向量？

补充说明：实际场景是在实现tracing_subscriber::field::Visit::record_debug时处理抽象的dyn Debug类型，User仅作为示例。必须基于Debug trait实现，无法更换序列化方案。

解决方案：自定义Write实现流式UTF-16编码 #

Rust的Debug格式化是通过Write trait完成的，我们可以实现一个自定义的Write结构体，直接将输入的UTF-8字符编码为UTF-16并写入向量，跳过中间的完整UTF-8字符串分配：

use std::fmt::{self, Debug};
use std::io::Write;

#[derive(Debug)]
pub struct User {
    name: String,
    some_ids: [u8; 16],
    // 其他字段...
}

// 自定义Writer，内部持有UTF-16码点向量
struct Utf16Writer(Vec<u16>);

impl Write for Utf16Writer {
    // 处理UTF-8字符串片段，直接编码为UTF-16并追加到向量
    fn write_str(&mut self, s: &str) -> fmt::Result {
        self.0.extend(s.encode_utf16());
        Ok(())
    }

    // 优化单个字符的写入逻辑
    fn write_char(&mut self, c: char) -> fmt::Result {
        self.0.extend(c.encode_utf16());
        Ok(())
    }
}

// 通用方法：将任意Debug值格式化为UTF-16向量
pub fn debug_to_u16<T: Debug>(value: &T) -> Vec<u16> {
    let mut writer = Utf16Writer(Vec::new());
    // 直接调用Debug的格式化逻辑写入自定义Writer
    write!(writer, "{:#?}", value).expect("Debug格式化不会产生IO错误");
    writer.0
}

// 针对dyn Debug的使用示例
pub fn handle_dyn_debug(value: &dyn Debug) -> Vec<u16> {
    debug_to_u16(value)
}

方案优势 #

• 避免了中间UTF-8字符串的内存分配和拷贝，流式处理格式化输出，内存占用更高效，尤其适合大体积的Debug输出场景。
• 完全基于Debug trait实现，符合需求中的约束，同时支持具体类型和dyn Debug抽象类型。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者WorldSEnder