Rust中async函数是什么类型？如何为dyn trait定义对应方法

现有待补全的代码逻辑如下，目标是持有Box<dyn GenericAsyncRunner>动态分发实例时，可直接调用方法获取Future并await，避免为大量不同Runner实现逐个写向下转型逻辑：

pub trait GenericAsyncRunner{
    fn return_run_function(&self) -> ?;
}
pub enum AsyncRunError{}


pub struct SpecificAsyncRunner{}

impl SpecificAsyncRunner{
    async fn run(&self) -> Result<u32, AsyncRunError> {
        todo!()
    }
}

impl GenericAsyncRunner for SpecificAsyncRunner {
    fn return_run_function(&self) -> ? {
        todo!()
    }
}

疑问点：是否可以将async fn run() -> Result<u32, AsyncRunError>改写为返回Future的脱糖版本，拿到具体类型填充代码中?标记的返回值位置？

解答 #

async fn的脱糖本质 #

所有async fn都会被编译器脱糖为返回匿名Future类型的普通函数，这个匿名类型由编译器自动生成，实现了Future<Output = 原async fn返回值类型>，没有可在源码中显式写出的类型名，且每个async fn对应的匿名类型都是全局唯一的——不同结构体的run方法即使签名一致，返回的Future类型也完全不同。
你无法直接把这个匿名类型作为trait方法的返回值：如果在trait方法返回位置写impl Future<Output = ...>，会破坏trait的对象安全性，根本无法创建Box<dyn GenericAsyncRunner>这类动态trait对象。

正确实现方式 #

要支持动态分发的异步trait，必须对返回的Future做类型擦除，使用Pin<Box<dyn Future<Output = T> + 生命周期>>作为统一返回类型，这是Rust生态中异步动态trait的标准实现方案。
补全后的可运行代码如下：

use std::future::Future;
use std::pin::Pin;

pub trait GenericAsyncRunner{
    // ?位置的正确类型
    fn return_run_function(&self) -> Pin<Box<dyn Future<Output = Result<u32, AsyncRunError>> + '_>>;
}

pub enum AsyncRunError{}

pub struct SpecificAsyncRunner{}

impl SpecificAsyncRunner{
    async fn run(&self) -> Result<u32, AsyncRunError> {
        todo!()
    }
}

impl GenericAsyncRunner for SpecificAsyncRunner {
    fn return_run_function(&self) -> Pin<Box<dyn Future<Output = Result<u32, AsyncRunError>> + '_>> {
        Box::pin(self.run())
    }
}

// 调用示例
async fn run_task(runner: Box<dyn GenericAsyncRunner>) -> Result<u32, AsyncRunError> {
    runner.return_run_function().await
}

类型细节说明 #

• Box<dyn Future<...>>：将不同实现返回的匿名Future做堆分配，擦除具体类型后统一为动态分发trait对象，解决不同实现返回Future类型不一致的问题
• Pin包裹：Future在执行过程中可能产生自引用结构，必须通过Pin固定内存地址，才能安全轮询推进执行
• 生命周期参数'_：让返回的Future自动绑定&self的借用生命周期，和原async fn的借用检查规则一致，避免悬垂引用
  该方案不需要对任何具体Runner实现做向下转型，所有实现GenericAsyncRunner的类型都可以装入Box<dyn GenericAsyncRunner>直接调用，仅在获取Future时产生一次堆分配开销，await执行过程无额外性能损耗。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Poperton