async fn 与 impl Future 的语法糖差异？ - 问题详情 - 创脉思

解读

在国内 Rust 社招/校招面试里，这道题几乎必问。面试官想确认三件事：

你是否把 async fn 只是返回一个匿名 Future 类型 这件事刻进 DNA；
你是否知道 impl Future 语法糖带来的“零开销”与“可命名”优势；
你是否能在 跨 crate 边界、trait 定义、递归调用、Send/Sync 自动推导 等真实工程场景里，迅速判断该用哪一种写法。
答成“一个方便、一个麻烦”只能拿 60 分；把 类型擦除、递归限制、Send 边界、trait object 安全 全部串起来，才能拿到 90+。

知识点

async fn 的脱糖：编译器自动生成一个匿名状态机结构体（形如 async_fn_foo::{closure#0}），实现 Future<Output=T>，函数体所有局部变量变成状态机字段。
impl Future 的脱糖：手写或 async { ... } 块直接返回一个具名或匿名类型，但返回类型可写进签名，因此可以：
- 在 trait 里用 -> impl Future 而不破坏 object safety；
- 在递归场景里把返回类型写成 BoxFuture<'_, T> 避免无限大小；
- 在跨 crate 场景里给返回类型显式加 Send + 'static 边界，避免下游编译失败。
Send/Sync 自动推导差异：
- async fn 只要内部持有 !Send 字段，整个返回类型就 !Send，调用方无法强制修复；
- impl Future 写法可以把内部逻辑包进 async move {} 并手动 AssertSend，隔离污染。
trait 里支持度：
- async fn 在 trait 中目前仍需 #[async_trait] 宏，代价是堆分配 + erased lifetime；
- -> impl Future 可直接写进 trait，零成本、无宏、原生异步调度器友好。
递归限制：
- async fn 不能自调用，因为返回的匿名类型在定义完成前大小未知；
- impl Future 可返回 BoxFuture<'_, T> 或自定义 enum，显式打破递归循环。
可见性与文档：
- async fn 返回的匿名类型在文档里只能看到 impl Future<Output=...>，下游无法命名；
- impl Future 可以写成 pub struct MyFuture(...)，下游可缓存、可特化、可写泛型约束。

答案

async fn 只是编译器帮你写的 “返回匿名 Future 的状态机函数”；impl Future 则是 “把 Future 类型写进签名，让调用方可见、可命名、可约束” 的显式抽象。
核心差异可浓缩为四句：

类型是否具名：async fn 返回匿名类型，impl Future 可具名也可匿名，但签名里能看见。
trait 支持：async fn 进 trait 需宏或 nightly，impl Future 稳定即写。
Send/Sync 污染：async fn 一旦内部出现 !Send 就全局污染，impl Future 可通过 async move 局部隔离。
递归与大小：async fn 不能自调用，impl Future 可返回 BoxFuture 解决递归。
因此，对外暴露的库 API、需要递归、需要 Send 边界、需要 trait object 安全时，优先用 impl Future；业务内部一键异步、无需命名、无需递归时，async fn 更简洁。

拓展思考

在高并发网关场景，接口层用 -> impl Future + Send + 'static 把 IO 与 CPU 任务拆到不同线程，避免 async fn 隐式 !Send 导致整个链路阻塞。
做嵌入式 no_std 运行时，由于内存分配器缺失，不能用 BoxFuture，此时用 impl Future 手写状态机 enum，既零分配又满足递归。
面对下游 FFI 或 WASM 绑定，async fn 的匿名类型无法被 C/JS 侧命名，只能把 impl Future 包成 extern "C" 函数返回句柄，再在外部事件循环里轮询。
未来 trait async fn 稳定（AFIT） 后，官方允许在 trait 里直接写 async fn，但返回类型仍是匿名，库作者若想保持 API 稳定性，仍需 impl Future 或 type Alias impl Trait，否则一旦编译器升级导致状态机布局变化，就会破坏 ABI。