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Sunface 3 years ago committed by GitHub
commit 2ae325d2a1
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@ -1,6 +1,6 @@
# 深入了解特征
特征之于Rust更甚于接口之于其他语言因此特征在Rust中很重要也相对较为复杂我们决定把特征分为两篇进行介绍[第一篇](./trait.md)在之前已经讲过,现在就是第二篇:关于特征的进阶篇,会讲述一些不常用到但是你该了解的特性。
特征之于 Rust 更甚于接口之于其他语言,因此特征在 Rust 中很重要也相对较为复杂,我们决定把特征分为两篇进行介绍,[第一篇](./trait.md)在之前已经讲过,现在就是第二篇:关于特征的进阶篇,会讲述一些不常用到但是你该了解的特性。
## 关联类型
在方法一章中,我们讲到了[关联函数](../method.md#关联函数),但是实际上关联类型和关联函数并没有任何交集,虽然它们的名字有一半的交集。
@ -46,7 +46,7 @@ pub trait CacheableItem: Clone + Default + fmt::Debug + Decodable + Encodable {
}
```
例如上面的代码, `Address` 的写法自然远比 `AsRef<[u8]> + Clone + fmt::Debug + Eq + Hash` 要简单的多,而且含义清晰。
例如上面的代码,`Address` 的写法自然远比 `AsRef<[u8]> + Clone + fmt::Debug + Eq + Hash` 要简单的多,而且含义清晰。
再例如,如果使用泛型,你将得到以下的代码:
```rust
@ -108,7 +108,7 @@ fn main() {
Point { x: 3, y: 3 });
}
```
上面的代码主要干了一件事,就是为 `Point` 结构体提供 `+` 的能力,这就是**运算符重载**不过Rust并不支持创建自定义运算符你也无法为所有运算符进行重载目前来说只有定义在 `std::ops` 中的运算符才能进行重载。
上面的代码主要干了一件事,就是为 `Point` 结构体提供 `+` 的能力,这就是**运算符重载**,不过 Rust 并不支持创建自定义运算符,你也无法为所有运算符进行重载,目前来说,只有定义在 `std::ops` 中的运算符才能进行重载。
`+` 对应的特征是 `std::ops::Add`,我们在之前也看过它的定义 `trait Add<RHS=Self>`,但是上面的例子中并没有为 `Point` 实现 `Add<RHS>` 特征,而是实现了 `Add` 特征(没有默认泛型类型参数),这意味着我们使用了 `RHS` 的默认类型,也就是 `Self`。换句话说,我们这里定义的是两个相同的 `Point` 类型相加,因此无需指定 `RHS`
@ -264,16 +264,16 @@ fn main() {
println!("A baby dog is called a {}", <Dog as Animal>::baby_name());
}
```
在尖括号中,通过 `as` 关键字我们向Rust编译器提供了类型注解也就是 `Animal` 就是 `Dog`,而不是其他动物,因此最终会调用 `impl Animal for Dog` 中的方法,获取到其它动物对狗宝宝的称呼:**puppy**。
在尖括号中,通过 `as` 关键字,我们向 Rust 编译器提供了类型注解,也就是 `Animal` 就是 `Dog`,而不是其他动物,因此最终会调用 `impl Animal for Dog` 中的方法,获取到其它动物对狗宝宝的称呼:**puppy**。
言归正题,完全限定语法定义为:
```rust
<Type as Trait>::function(receiver_if_method, next_arg, ...);
```
上面定义中,第一个参数是方法接收器`receiver`(三种`self`),只有方法才拥有,例如关联函数就没有`receiver`。
上面定义中,第一个参数是方法接收器 `receiver` (三种 `self`,只有方法才拥有,例如关联函数就没有 `receiver`
完全限定语法可以用于任何函数或方法调用那么我们为何很少用到这个语法原因是Rust编译器能根据上下文自动推导出调用的路径因此大多数时候我们都无需使用完全限定语法。只有当存在多个同名函数或方法且Rust无法区分出你想调用的目标函数时该用法才能真正有用武之地。
完全限定语法可以用于任何函数或方法调用,那么我们为何很少用到这个语法?原因是 Rust 编译器能根据上下文自动推导出调用的路径,因此大多数时候,我们都无需使用完全限定语法。只有当存在多个同名函数或方法,且 Rust 无法区分出你想调用的目标函数时,该用法才能真正有用武之地。
@ -299,7 +299,7 @@ trait OutlinePrint: Display {
等等,这里有一个眼熟的语法: `OutlinePrint: Display`,感觉很像之前讲过的**特征约束**,只不过用在了特征定义中而不是函数的参数中,是的,在某种意义上来说,这和特征约束非常类似,都用来说明一个特征需要实现另一个特征,这里就是:如果你想要实现 `OutlinePrint` 特征,首先你需要实现 `Display` 特征。
想象一下,假如没有这个特征约束,那么 `self.to_string` 还能够调用吗( `to_string` 方法会为实现 `Display` 特征的类型自动实现)?编译器肯定是不愿意的,会报错说当前作用域中找不到用于 `&Self` 类型的方法 `to_string`
想象一下,假如没有这个特征约束,那么 `self.to_string` 还能够调用吗 `to_string` 方法会为实现 `Display` 特征的类型自动实现)?编译器肯定是不愿意的,会报错说当前作用域中找不到用于 `&Self` 类型的方法 `to_string`
```rust
struct Point {
x: i32,
@ -378,13 +378,13 @@ fn main() {
}
```
其中, `struct Wrapper(Vec<String>)` 就是一个元组结构体,它定义了一个新类型 `Wrapper`,代码很简单,相信大家也很容易看懂。
其中,`struct Wrapper(Vec<String>)` 就是一个元组结构体,它定义了一个新类型 `Wrapper`,代码很简单,相信大家也很容易看懂。
既然`new type`有这么多好处,它有没有不好的地方呢?答案是肯定的。注意到我们怎么访问里面的数组吗?`self.0.join(", ")`,是的,很啰嗦,因为需要先从 `Wrapper` 中取出数组: `self.0`,然后才能执行 `join` 方法。
既然 `new type` 有这么多好处,它有没有不好的地方呢?答案是肯定的。注意到我们怎么访问里面的数组吗?`self.0.join(", ")`,是的,很啰嗦,因为需要先从 `Wrapper` 中取出数组: `self.0`,然后才能执行 `join` 方法。
类似的,任何数组上的方法,你都无法直接调用,需要先用 `self.0` 取出数组,然后再进行调用。
当然,解决办法还是有的,要不怎么说Rust是极其强大灵活的编程语言Rust提供了一个特征叫[ `Deref` ](../../traits/deref.md),实现该特征后,可以自动做一层类似类型转换的操作,可以将 `Wrapper` 变成 `Vec<String>` 来使用。这样就会像直接使用数组那样去使用 `Wrapper`,而无需为每一个操作都添加上 `self.0`
当然,解决办法还是有的,要不怎么说 Rust 是极其强大灵活的编程语言Rust 提供了一个特征叫 [`Deref`](../../traits/deref.md),实现该特征后,可以自动做一层类似类型转换的操作,可以将 `Wrapper` 变成 `Vec<String>` 来使用。这样就会像直接使用数组那样去使用 `Wrapper`,而无需为每一个操作都添加上 `self.0`
同时,如果不想 `Wrapper` 暴漏底层数组的所有方法,我们还可以为 `Wrapper` 去重载这些方法,实现隐藏的目的。

@ -1,6 +1,6 @@
# 泛型Generics
Go语言在2022年就要正式引入泛型被视为在1.0版本后语言特性发展迈出的一大步为什么泛型这么重要到底什么是泛型Rust的泛型有几种
Go 语言在 2022 年,就要正式引入泛型,被视为在 1.0 版本后语言特性发展迈出的一大步为什么泛型这么重要到底什么是泛型Rust 的泛型有几种?
本章将一一为你讲解。
我们在编程中,经常有这样的需求:用同一功能的函数处理不同类型的数据,例如两个数的加法,无论是整数还是浮点数,甚至是自定义类型,都能进行支持。在不支持泛型的编程语言中,通常需要为每一种类型编写一个函数:
@ -22,9 +22,9 @@ fn main() {
}
```
上述代码可以正常运行,但是很啰嗦,如果你要支持更多的类型,那么会更繁琐。程序员或多或少都有强迫症,一个好程序员的公认特征就是 - 懒,这么勤快的写一大堆代码,显然不是咱们的优良传统,是不?
上述代码可以正常运行,但是很啰嗦,如果你要支持更多的类型,那么会更繁琐。程序员或多或少都有强迫症,一个好程序员的公认特征就是 —— 懒,这么勤快的写一大堆代码,显然不是咱们的优良传统,是不?
在开始讲解Rust的泛型之前先来看看什么是多态。
在开始讲解 Rust 的泛型之前,先来看看什么是多态。
在编程的时候,我们经常利用多态。通俗的讲,多态就是好比坦克的炮管,既可以发射普通弹药,也可以发射制导炮弹(导弹),也可以发射贫铀穿甲弹,甚至发射子母弹,没有必要为每一种炮弹都在坦克上分别安装一个专用炮管,即使生产商愿意,炮手也不愿意,累死人啊。所以在编程开发中,我们也需要这样“通用的炮管”,这个“通用的炮管”就是多态。
@ -40,10 +40,10 @@ fn main() {
println!("add f64: {}", add(1.23, 1.23));
}
```
将之前的代码改成上面这样就是Rust泛型的初印象这段代码虽然很简洁但是并不能编译通过我们会在后面进行详细讲解现在只要对泛型有个大概的印象即可。
将之前的代码改成上面这样,就是 Rust 泛型的初印象,这段代码虽然很简洁,但是并不能编译通过,我们会在后面进行详细讲解,现在只要对泛型有个大概的印象即可。
## 泛型详解
上面代码的 `T` 就是**泛型参数**实际上在Rust中泛型参数的名称你可以任意起但是出于惯例我们都用 `T` ( `T``type` 的首字母)来作为首选,这个名称越短越好,除非需要表达含义,否则一个字母是最完美的。
上面代码的 `T` 就是**泛型参数**,实际上在 Rust 中,泛型参数的名称你可以任意起,但是出于惯例,我们都用 `T` ( `T``type` 的首字母)来作为首选,这个名称越短越好,除非需要表达含义,否则一个字母是最完美的。
使用泛型参数,有一个先决条件,必需在使用前对其进行声明:
```rust
@ -222,7 +222,7 @@ fn main() {
}
```
使用泛型参数前,依然需要提前声明:`impl<T>`,只有提前声明了,我们才能在`Point<T>`中使用它这样Rust就知道 `Point` 的尖括号中的类型是泛型而不是具体类型。需要注意的是,这里的 `Point<T>` 不再是泛型声明,而是一个完整的结构体类型,因为我们定义的结构体就是 `Point<T>` 而不再是 `Point`
使用泛型参数前,依然需要提前声明:`impl<T>`,只有提前声明了,我们才能在`Point<T>`中使用它,这样 Rust 就知道 `Point` 的尖括号中的类型是泛型而不是具体类型。需要注意的是,这里的 `Point<T>` 不再是泛型声明,而是一个完整的结构体类型,因为我们定义的结构体就是 `Point<T>` 而不再是 `Point`
除了结构体中的泛型参数,我们还能在该结构体的方法中定义额外的泛型参数,就跟泛型函数一样:
@ -268,7 +268,7 @@ impl Point<f32> {
## const泛型Rust 1.51版本引入的重要特性)
## const 泛型Rust 1.51 版本引入的重要特性)
在之前的泛型中,可以抽象为一句话:针对类型实现的泛型,所有的泛型都是为了抽象不同的类型,那有没有针对值的泛型?可能很多同学感觉很难理解,值怎么使用泛型?不急,我们先从数组讲起。
在[数组](../compound-type/array.md)那节,有提到过很重要的一点:`[i32; 2]` 和 `[i32; 3]` 是不同的数组类型,比如下面的代码:
@ -327,11 +327,11 @@ fn main() {
}
```
也不难唯一要注意的是需要对T加一个限制 `std::fmt::Debug`,该限制表明 `T` 可以用在 `println!("{:?}", arr)`中,因为 `{:?}` 形式的格式化输出需要 `arr` 实现该特征。
也不难唯一要注意的是需要对T加一个限制 `std::fmt::Debug`,该限制表明 `T` 可以用在 `println!("{:?}", arr)` 中,因为 `{:?}` 形式的格式化输出需要 `arr` 实现该特征。
通过引用我们可以很轻松的解决处理任何类型数组的问题但是如果在某些场景下引用不适宜用或者干脆不能用呢你们知道为什么以前Rust的一些数组库在使用的时候都限定长度不超过32吗因为它们会为每个长度都单独实现一个函数简直。。。毫无人性。难道没有什么办法可以解决这个问题吗
通过引用,我们可以很轻松的解决处理任何类型数组的问题,但是如果在某些场景下引用不适宜用或者干脆不能用呢?你们知道为什么以前 Rust 的一些数组库在使用的时候都限定长度不超过32吗因为它们会为每个长度都单独实现一个函数简直。。。毫无人性。难道没有什么办法可以解决这个问题吗
好在现在咱们有了const泛型也就是针对值的泛型正好可以用于处理数组长度的问题
好在,现在咱们有了 const 泛型,也就是针对值的泛型,正好可以用于处理数组长度的问题:
```rust
fn display_array<T: std::fmt::Debug, const N: usize>(arr: [T; N]) {
println!("{:?}", arr);
@ -347,12 +347,12 @@ fn main() {
如上所示,我们定义了一个类型为 `[T; N]` 的数组,其中 `T` 是一个基于类型的泛型参数,这个和之前讲的泛型没有区别,而重点在于 `N` 这个泛型参数,它是一个基于值的泛型参数!因为它用来替代的是数组的长度。
`N` 就是const泛型定义的语法是 `const N: usize`表示const泛型N它基于的值类型是 `usize`
`N` 就是 const 泛型,定义的语法是 `const N: usize`,表示 const 泛型 `N` ,它基于的值类型是 `usize`
在泛型参数之前Rust完全不适合复杂矩阵的运算自从有了const泛型一切即将改变。
在泛型参数之前Rust 完全不适合复杂矩阵的运算,自从有了 const 泛型,一切即将改变。
#### const泛型表达式
假设我们某段代码需要在内存很小的平台上工作因此需要限制函数参数占用的内存大小此时就可以使用const泛型表达式来实现
#### const 泛型表达式
假设我们某段代码需要在内存很小的平台上工作,因此需要限制函数参数占用的内存大小,此时就可以使用 const 泛型表达式来实现:
```rust
// 目前只能在nightly版本下使用
#![allow(incomplete_features)]
@ -361,7 +361,7 @@ fn main() {
fn something<T>(val: T)
where
Assert<{ core::mem::size_of::<T>() < 768 }>: IsTrue,
// ^-----------------------------^ 这里是一个const表达式换成其它的const表达式也可以
// ^-----------------------------^ 这里是一个 const 表达式,换成其它的 const 表达式也可以
{
//
}
@ -392,9 +392,9 @@ impl IsTrue for Assert<true> {
## 泛型的性能
在Rust中泛型是零成本的抽象意味着你在使用泛型时完全不用担心性能上的问题。
Rust 中泛型是零成本的抽象,意味着你在使用泛型时,完全不用担心性能上的问题。
但是任何选择都是权衡得失的既然我们获得了性能上的巨大优势那么又失去了什么呢Rust是在编译期为泛型对应的多个类型生成各自的代码因此损失了编译速度和增大了最终生成文件的大小。
但是任何选择都是权衡得失的既然我们获得了性能上的巨大优势那么又失去了什么呢Rust 是在编译期为泛型对应的多个类型,生成各自的代码,因此损失了编译速度和增大了最终生成文件的大小。
具体来说:

@ -1,3 +1,3 @@
# 泛型和特征
泛型和特征是Rust中最最重要的抽象类型也是你在学习Rust路上的拦路虎但是挑战往往与乐趣并存一旦学会在后面学习Rust的路上你将一往无前。
泛型和特征是 Rust 中最最重要的抽象类型,也是你在学习 Rust 路上的拦路虎,但是挑战往往与乐趣并存,一旦学会,在后面学习 Rust 的路上,你将一往无前。

@ -17,7 +17,7 @@ fn returns_summarizable(switch: bool) -> impl Summary {
其中 `Post``Weibo` 都实现了 `Summary` 特征,因此上面的函数试图通过返回 `impl Summary` 来返回这两个类型,但是编译器却无情地报错了,原因是
`impl Trait` 的返回值类型并不支持多种不同的类型返回,那如果我们想返回多种类型,该怎么办?
再来考虑一个问题现在在做一款游戏需要将多个对象渲染在屏幕上这些对象属于不同的类型存储在列表中渲染的时候需要循环该列表并顺序渲染每个对象在Rust中该怎么实现
再来考虑一个问题:现在在做一款游戏,需要将多个对象渲染在屏幕上,这些对象属于不同的类型,存储在列表中,渲染的时候,需要循环该列表并顺序渲染每个对象,在 Rust 中该怎么实现?
聪明的同学可能已经能想到一个办法,利用枚举:
```rust
@ -43,19 +43,19 @@ fn draw(o: UiObject) {
}
```
Bingo这个确实是一个办法但是问题来了如果你的对象集合并不能事先明确地知道呢或者别人想要实现一个UI组件呢此时枚举中的类型是有些缺少的是不是还要修改你的代码增加一个枚举成员
Bingo这个确实是一个办法但是问题来了如果你的对象集合并不能事先明确地知道呢或者别人想要实现一个 UI 组件呢?此时枚举中的类型是有些缺少的,是不是还要修改你的代码增加一个枚举成员?
总之在编写这个UI库时我们无法知道所有的UI对象类型只知道的是
- UI对象的类型不同
总之,在编写这个 UI 库时,我们无法知道所有的 UI 对象类型,只知道的是:
- UI 对象的类型不同
- 需要一个统一的类型来处理这些对象,无论是作为函数参数还是作为列表中的一员
- 需要对每一个对象调用 `draw` 方法
在拥有继承的语言中,可以定义一个名为 `Component` 的类,该类上有一个 `draw` 方法。其他的类比如 `Button`、`Image` 和 `SelectBox` 会从 `Component` 派生并因此继承 `draw` 方法。它们各自都可以覆盖 `draw` 方法来定义自己的行为,但是框架会把所有这些类型当作是 `Component` 的实例,并在其上调用 `draw`。不过 Rust 并没有继承,我们得另寻出路。
## 特征对象定义
为了解决上面的所有问题Rust引入了一个概念 - 特征对象
为了解决上面的所有问题Rust 引入了一个概念 —— **特征对象**
在介绍特征对象之前先来为之前的UI组件定义一个特征
在介绍特征对象之前,先来为之前的 UI 组件定义一个特征:
```rust
pub trait Draw {
fn draw(&self);
@ -88,7 +88,7 @@ impl Draw for SelectBox {
}
```
此时还需要一个动态数组来存储这些UI对象
此时,还需要一个动态数组来存储这些 UI 对象:
```rust
pub struct Screen {
pub components: Vec<?>,
@ -98,7 +98,7 @@ pub struct Screen {
**特征对象**指向实现了 `Draw` 特征的类型的实例,也就是指向了 `Button` 或者 `SelectBox` 的实例,这种映射关系是存储在一张表中,可以在运行时通过特征对象找到具体调用的类型方法。
可以通过`&`引用或者`Box<T>`智能指针的方式来创建特征对象:
可以通过 `&` 引用或者 `Box<T>` 智能指针的方式来创建特征对象:
```rust
trait Draw {
fn draw(&self) -> String;
@ -182,7 +182,7 @@ impl<T> Screen<T>
但是这种写法限制了 `Screen` 实例的 `Vec<T>` 中的每个元素必须是 `Button` 类型或者全是 `SelectBox` 类型。如果只需要同质(相同类型)集合,更倾向于这种写法:使用泛型和 特征约束,因为实现更清晰,且性能更好(特征对象,需要在运行时从 `vtable` 动态查找需要调用的方法。
现在来运行渲染下咱们精心设计的UI组件列表
现在来运行渲染下咱们精心设计的 UI 组件列表:
```rust
fn main() {
let screen = Screen {
@ -207,7 +207,7 @@ fn main() {
screen.run();
}
```
上面使用 `Box::new(T)` 的方式来创建了两个 `Box<dyn Draw>` 特征对象如果以后还需要增加一个UI组件那么让该组件实现 `Draw` 特征,则可以很轻松的将其渲染在屏幕上,甚至用户可以引入我们的库作为三方库,然后在自己的库中为自己的类型实现 `Draw` 特征,然后进行渲染。
上面使用 `Box::new(T)` 的方式来创建了两个 `Box<dyn Draw>` 特征对象,如果以后还需要增加一个 UI 组件,那么让该组件实现 `Draw` 特征,则可以很轻松的将其渲染在屏幕上,甚至用户可以引入我们的库作为三方库,然后在自己的库中为自己的类型实现 `Draw` 特征,然后进行渲染。
在动态类型语言中,有一个很重要的概念: **鸭子类型***duck typing*),简单来说,就是只关心值长啥样,而不关心它实际是什么。当一个东西走起来像鸭子,叫起来像鸭子,那么它就是一只鸭子,就算它实际上是一个奥特曼,也不重要,我们就当它是鸭子。
@ -231,7 +231,7 @@ fn main() {
#### &dyn和Box\<dyn\>的区别
前文提到, `&dyn``Box<dyn>` 都可以用于特征对象,因此在功能上 `&dyn``Box<dyn>` 几乎没有区别,唯一的区别就是:`&dyn` 减少了一次指针调用。
因为 `Box<dyn>` 是一个宽指针(`fat pointer`),它需要一次额外的解引用后,才能获取到指向`vtable`的指针,然后再通过该指针访问 `vtable` 查询到具体的函数指针,最后进行调用。
因为 `Box<dyn>` 是一个宽指针`fat pointer`,它需要一次额外的解引用后,才能获取到指向 `vtable` 的指针,然后再通过该指针访问 `vtable` 查询到具体的函数指针,最后进行调用。
所以,如果你在乎性能,又想使用特征对象简化代码,可以优先考虑 `&dyn`
@ -262,7 +262,7 @@ help: function arguments must have a statically known size, borrowed types alway
当使用特征对象时Rust 必须使用动态分发。编译器无法知晓所有可能用于特征对象代码的类型所以它也不知道应该调用哪个类型的哪个方法实现。为此Rust 在运行时使用特征对象中的指针来知晓需要调用哪个方法。动态分发也阻止编译器有选择的内联方法代码,这会相应的禁用一些优化。
## Self与self
在Rust中有两个`self`,一个指代当前的实例对象,一个指代特征或者方法类型的别名:
Rust 中,有两个`self`,一个指代当前的实例对象,一个指代特征或者方法类型的别名:
```rust
trait Draw {
fn draw(&self) -> Self;

@ -1,22 +1,22 @@
# 特征Trait
如果我们想定义一个文件系统,那么把该系统跟底层存储解耦是很重要的。文件操作主要包含三个:`open`、`write`、`read`,这些操作可以发生在硬盘,也可以发生在缓存,可以通过网络也可以通过(我实在编不下去了,大家来帮帮我)。总之如果你要为每一种情况都单独实现一套代码,那这种实现将过于繁杂,而且也没那个必要。
如果我们想定义一个文件系统,那么把该系统跟底层存储解耦是很重要的。文件操作主要包含三个:`open` 、`write`、`read`,这些操作可以发生在硬盘,也可以发生在缓存,可以通过网络也可以通过(我实在编不下去了,大家来帮帮我)。总之如果你要为每一种情况都单独实现一套代码,那这种实现将过于繁杂,而且也没那个必要。
要解决上述问题需要把这些行为抽象出来就要使用Rust中的特征 `trait` 概念。可能你是第一次听说这个名词,但是不要怕,如果学过其他语言,那么大概率你听说过接口,没错,特征很类似接口。
要解决上述问题,需要把这些行为抽象出来,就要使用 Rust 中的特征 `trait` 概念。可能你是第一次听说这个名词,但是不要怕,如果学过其他语言,那么大概率你听说过接口,没错,特征很类似接口。
在之前的代码中,我们也多次见过特征的使用,例如 `#[derive(Debug)]`它在我们定义的类型struct上自动派生 `Debug` 特征,接着可以使用 `println!("{:?}",x)` 打印这个类型;再例如:
在之前的代码中,我们也多次见过特征的使用,例如 `#[derive(Debug)]`,它在我们定义的类型(`struct`)上自动派生 `Debug` 特征,接着可以使用 `println!("{:?}", x)` 打印这个类型;再例如:
```rust
fn add<T: std::ops::Add<Output = T>>(a:T, b:T) -> T {
a + b
}
```
通过 `std::ops::Add` 特征来限制`T`,只有 `T` 实现了 `std::ops::Add` 才能进行合法的加法操作,毕竟不是所有的类型都能进行相加。
通过 `std::ops::Add` 特征来限制 `T`,只有 `T` 实现了 `std::ops::Add` 才能进行合法的加法操作,毕竟不是所有的类型都能进行相加。
这些都说明一个道理,特征定义了**一个可以被共享的行为,只要实现了特征,你就能使用该行为**。
## 定义特征
如果不同的类型具有相同的行为,那么我们就可以定义一个特征,然后为这些类型实现该特征。**定义特征**是把一些方法组合在一起,目的是定义一个实现某些目标所必需的行为的集合。
例如,我们现在有文章`Post`和微博`Weibo`两种内容载体,而我们想对相应的内容进行总结,也就是无论是文章内容,还是微博内容,都可以在某个时间点进行总结,那么总结这个行为就是共享的,因此可以用特征来定义:
例如,我们现在有文章 `Post` 和微博 `Weibo` 两种内容载体,而我们想对相应的内容进行总结,也就是无论是文章内容,还是微博内容,都可以在某个时间点进行总结,那么总结这个行为就是共享的,因此可以用特征来定义:
```rust
pub trait Summary {
fn summarize(&self) -> String;
@ -61,7 +61,7 @@ impl Summary for Weibo {
}
```
实现特征的语法与为结构体、枚举实现方法很像:`impl Summary for Post`,读作“为`Post`类型实现 `Summary` 特征”,然后在 `impl` 的花括号中实现该特征的具体方法。
实现特征的语法与为结构体、枚举实现方法很像:`impl Summary for Post`,读作“为 `Post` 类型实现 `Summary` 特征”,然后在 `impl` 的花括号中实现该特征的具体方法。
接下来就可以在这个类型上调用特征的方法:
```rust
@ -76,7 +76,7 @@ fn main() {
运行输出:
```console
文章Rust语言简介, 作者是Sunface
文章 Rust 语言简介, 作者是Sunface
sunface发表了微博好像微博没Tweet好用
```
@ -85,7 +85,7 @@ sunface发表了微博好像微博没Tweet好用
#### 特征定义与实现的位置(孤儿规则)
上面我们将 `Summary` 定义成了 `pub` 公开的。这样,如果他人想要使用我们的 `Summary` 特征,则可以引入到他们的包中,然后再进行实现。
关于特征实现与定义的位置,有一条非常重要的原则:**如果你想要为类型 `A` 实现特征 `T`,那么 `A` 或者 `T `至少有一个是在当前作用域中定义的!**。例如我们可以为上面的 `Post` 类型实现标准库中的 `Display` 特征,这是因为 `Post` 类型定义在当前的作用域中。同时,我们也可以在当前包中为 `String` 类型实现 `Summary` 特征,因为 `Summary` 定义在当前作用域中。
关于特征实现与定义的位置,有一条非常重要的原则:**如果你想要为类型 `A` 实现特征 `T`,那么 `A` 或者 `T` 至少有一个是在当前作用域中定义的!**。例如我们可以为上面的 `Post` 类型实现标准库中的 `Display` 特征,这是因为 `Post` 类型定义在当前的作用域中。同时,我们也可以在当前包中为 `String` 类型实现 `Summary` 特征,因为 `Summary` 定义在当前作用域中。
但是你无法在当前作用域中,为 `String` 类型实现 `Display` 特征,因为它们俩都定义在标准库中,其定义所在的位置都不在当前作用域,跟你半毛钱关系都没有,看看就行了。
@ -112,7 +112,7 @@ impl Summary for Weibo {
}
```
可以看到,`Post`选择了默认实现,而`Weibo`重载了该方法,调用和输出如下:
可以看到,`Post` 选择了默认实现,而 `Weibo` 重载了该方法,调用和输出如下:
```rust
println!("{}",post.summarize());
println!("{}",weibo.summarize());
@ -168,7 +168,7 @@ pub fn notify<T: Summary>(item: &T) {
println!("Breaking news! {}", item.summarize());
}
```
真正的完整书写形式如上所述,形如`T:Summary`被称为**特征约束**。
真正的完整书写形式如上所述,形如 `T: Summary` 被称为**特征约束**。
在简单的场景下 `impl Trait` 的语法就足够使用,但是对于复杂的场景,特征约束可以让我们拥有更大的灵活性和语法表现能力,例如一个函数接受两个 `impl Summary` 的参数:
```rust
@ -192,7 +192,7 @@ pub fn notify(item: &(impl Summary + Display)) {
```rust
pub fn notify<T: Summary + Display>(item: &T) {}
```
通过这两个特征,就可以使用 `item.summarize` 方法,以及通过 `println!("{}",item)` 来格式化输出 `item`
通过这两个特征,就可以使用 `item.summarize` 方法,以及通过 `println!("{}", item)` 来格式化输出 `item`
#### Where约束
当特征约束变得很多时,函数的签名将变得很复杂:
@ -237,7 +237,7 @@ impl<T: Display + PartialOrd> Pair<T> {
}
```
`cmd_display` 方法,并不是所有的 `Pair<T>` 结构体对象都可以拥有,只有 `T` 同时实现了 `Display + PartialOrd`的`Part<T>` 才可以拥有此方法。
`cmd_display` 方法,并不是所有的 `Pair<T>` 结构体对象都可以拥有,只有 `T` 同时实现了 `Display + PartialOrd` `Part<T>` 才可以拥有此方法。
该函数可读性会更好,因为泛型参数、参数、返回值都在一起,可以快速的阅读,同时每个泛型参数的特征也在新的代码行中通过**特征约束**进行了约束。
**也可以有条件的实现特征**, 例如,标准库为任何实现了 `Display` 特征的类型实现了 `ToString` 特征:
@ -253,8 +253,8 @@ let s = 3.to_string();
```
## 函数返回中的`impl Trait`
可以通过`impl Trait`来说明一个函数返回了一个类型,该类型实现了某个特征:
## 函数返回中的 `impl Trait`
可以通过 `impl Trait` 来说明一个函数返回了一个类型,该类型实现了某个特征:
```rust
fn returns_summarizable() -> impl Summary {
Weibo {
@ -268,7 +268,7 @@ fn returns_summarizable() -> impl Summary {
因为 `Weibo` 实现了 `Summary`,因此这里可以用它来作为返回值。要注意的是,虽然我们知道这里是一个 `Weibo` 类型,但是对于 `returns_summarizable` 的调用者而言,他只知道返回了一个实现了 `Summary` 特征的对象,但是并不知道返回了一个 `Weibo` 类型。
这种 `impl Trait` 形式的返回值,在一种场景下非常非常有用,那就是返回的真实类型非常复杂,你不知道该怎么声明时(毕竟Rust要求你必须标出所有的类型),此时就可以用 `impl Trait` 的方式简单返回。例如,闭包和迭代器就是很复杂,只有编译器才知道那玩意的真实类型,如果让你写出来它们的具体类型,我估计想杀人的心都有,好在你可以用 `impl Iterator` 来告诉调用者,返回了一个迭代器,因为所有迭代器都会实现 `Iterator` 特征。
这种 `impl Trait` 形式的返回值,在一种场景下非常非常有用,那就是返回的真实类型非常复杂,你不知道该怎么声明时(毕竟 Rust 要求你必须标出所有的类型),此时就可以用 `impl Trait` 的方式简单返回。例如,闭包和迭代器就是很复杂,只有编译器才知道那玩意的真实类型,如果让你写出来它们的具体类型,我估计想杀人的心都有,好在你可以用 `impl Iterator` 来告诉调用者,返回了一个迭代器,因为所有迭代器都会实现 `Iterator` 特征。
但是这种返回值方式有一个很大的限制:只能有一个具体的类型,例如:
```rust
@ -304,10 +304,10 @@ expected struct `Post`, found struct `Weibo`
报错提示我们 `if``else` 返回了不同的类型。如果想要实现返回不同的类型,需要使用下一章节中的[特征对象](./trait-object.md)。
## 修复上一节中的`largest`函数
还记得上一节中的[例子](./generic#泛型详解)吧,当时留下一个疑问,该如何解决编译报错:
## 修复上一节中的 `largest` 函数
还记得上一节中的[例子](./generic#泛型详解)吧当时留下一个疑问,该如何解决编译报错:
```rust
error[E0369]: binary operation `>` cannot be applied to type `T` // 无法在`T`类型上应用`>`运算符
error[E0369]: binary operation `>` cannot be applied to type `T` // 无法在 `T` 类型上应用`>`运算符
--> src/main.rs:5:17
|
5 | if item > largest {
@ -315,13 +315,13 @@ error[E0369]: binary operation `>` cannot be applied to type `T` // 无法在`T`
| |
| T
|
help: consider restricting type parameter `T` // 考虑使用以下的特征来约束T
help: consider restricting type parameter `T` // 考虑使用以下的特征来约束 `T`
|
1 | fn largest<T: std::cmp::PartialOrd>(list: &[T]) -> T {
| ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
```
`largest` 函数体中我们想要使用大于运算符(>)比较两个 `T` 类型的值。这个运算符是标准库中特征 `std::cmp::PartialOrd` 的一个默认方法。所以需要在 `T` 的特征约束中指定 `PartialOrd`,这样 `largest` 函数可以用于内部元素类型可比较大小的数组切片。
`largest` 函数体中我们想要使用大于运算符(`>`)比较两个 `T` 类型的值。这个运算符是标准库中特征 `std::cmp::PartialOrd` 的一个默认方法。所以需要在 `T` 的特征约束中指定 `PartialOrd`,这样 `largest` 函数可以用于内部元素类型可比较大小的数组切片。
由于 `PartialOrd` 位于 `prelude` 中所以并不需要通过 `std::cmp` 手动将其引入作用域。所以可以将 `largest` 的签名修改为如下:
```rust
@ -349,9 +349,9 @@ error[E0507]: cannot move out of borrowed content
| cannot move out of borrowed content
```
错误的核心是 `cannot move out of type [T], a non-copy slice` 原因是`T`没有[实现`Copy`特性](../ownership/ownership.md#拷贝(浅拷贝)),因此我们只能把所有权进行转移,毕竟只有`i32`等基础类型才实现了 `Copy` 特性,可以存储在栈上,而 `T` 可以指代任何类型(严格来说是实现了`PartialOrd`特征的所有类型)
错误的核心是 `cannot move out of type [T], a non-copy slice`,原因是 `T` 没有[实现 `Copy` 特性](../ownership/ownership.md#拷贝(浅拷贝)),因此我们只能把所有权进行转移,毕竟只有 `i32` 等基础类型才实现了 `Copy` 特性,可以存储在栈上,而 `T` 可以指代任何类型(严格来说是实现了 `PartialOrd` 特征的所有类型)
因此为了让T拥有 `Copy` 特性,我们可以增加特征约束:
因此,为了让 `T` 拥有 `Copy` 特性,我们可以增加特征约束:
```rust
fn largest<T: PartialOrd + Copy>(list: &[T]) -> T {
let mut largest = list[0];
@ -378,21 +378,21 @@ fn main() {
}
```
如果并不希望限制 `largest` 函数只能用于实现了 `Copy` 特征的类型,我们可以在 `T` 的特征约束中指定 [`Clone`特征](../ownership/ownership.md#克隆(深拷贝)) 而不是 `Copy` 特征。并克隆 `list` 中的每一个值使得 `largest` 函数拥有其所有权。使用 `clone` 函数意味着对于类似 `String` 这样拥有堆上数据的类型,会潜在地分配更多堆上空间,而堆分配在涉及大量数据时可能会相当缓慢。
如果并不希望限制 `largest` 函数只能用于实现了 `Copy` 特征的类型,我们可以在 `T` 的特征约束中指定 [`Clone` 特征](../ownership/ownership.md#克隆(深拷贝)) 而不是 `Copy` 特征。并克隆 `list` 中的每一个值使得 `largest` 函数拥有其所有权。使用 `clone` 函数意味着对于类似 `String` 这样拥有堆上数据的类型,会潜在地分配更多堆上空间,而堆分配在涉及大量数据时可能会相当缓慢。
另一种 `largest` 的实现方式是返回在 `list``T` 值的引用。如果我们将函数返回值从 `T` 改为 `&T` 并改变函数体使其能够返回一个引用,我们将不需要任何 `Clone``Copy` 的特征约束而且也不会有任何的堆分配。尝试自己实现这种替代解决方式吧!
## 通过`derive`派生特征
## 通过 `derive` 派生特征
在本书中,形如 `#[derive(Debug)]` 的代码已经出现了很多次,这种是一种特征派生语法,被 `derive` 标记的对象会自动实现对应的默认特征代码,继承相应的功能。
例如 `Debug` 特征,它有一套自动实现的默认代码,当你给一个结构体标记后,就可以使用 `println!("{:?}",s)` 的形式打印该结构体的对象。
例如 `Debug` 特征,它有一套自动实现的默认代码,当你给一个结构体标记后,就可以使用 `println!("{:?}", s)` 的形式打印该结构体的对象。
再如 `Copy` 特征,它也有一套自动实现的默认代码,当标记到一个类型上时,可以让这个类型自动实现 `Copy` 特征,进而可以调用 `copy` 方法,进行自我复制。
总之,`derive` 派生出来的是Rust默认给我们提供的特征在开发过程中极大的简化了自己手动实现相应特征的需求当然如果你有特殊的需求还可以自己手动重载该实现。
总之,`derive` 派生出来的是 Rust 默认给我们提供的特征,在开发过程中极大的简化了自己手动实现相应特征的需求,当然,如果你有特殊的需求,还可以自己手动重载该实现。
详细的 `derive` 列表参[附录-派生特征](../../appendix/derive.md)。
详细的 `derive` 列表参[附录-派生特征](../../appendix/derive.md)。
## 调用方法需要引入特征
在一些场景中,使用 `as` 关键字做类型转换会有比较大的限制,因为你想要在类型转换上拥有完全的控制,例如处理转换错误,那么你将需要 `TryInto`
@ -415,13 +415,13 @@ fn main() {
上面代码中引入了 `std::convert::TryInto` 特征,但是却没有使用它,可能有些同学会为此困惑,主要原因在于**如果你要使用一个特征的方法,那么你需要引入该特征到当前的作用域中**,我们在上面用到了 `try_into` 方法,因此需要引入对应的特征。
但是Rust又提供了一个非常便利的办法即把最常用的标准库中的特征通过[`std::prelude`](std::convert::TryInto)模块提前引入到当前作用域中,其中包括了 `std::convert::TryInto`,你可以尝试删除第一行的代码 `use ...`,看看是否会报错.
但是 Rust 又提供了一个非常便利的办法,即把最常用的标准库中的特征通过 [`std::prelude`](std::convert::TryInto) 模块提前引入到当前作用域中,其中包括了 `std::convert::TryInto`,你可以尝试删除第一行的代码 `use ...`,看看是否会报错
## 几个综合例子
#### 为自定义类型实现`+`操作
在Rust中除了数值类型的加法`String` 也可以做[加法](../compound-type/string-slice.md#操作字符串)因为Rust为该类型实现了 `std::ops::Add` 特征,同理,如果我们为自定义类型实现了该特征,那就可以自己实现 `Point1 + Point2` 的操作:
#### 为自定义类型实现 `+` 操作
Rust 中除了数值类型的加法,`String` 也可以做[加法](../compound-type/string-slice.md#操作字符串),因为 Rust 为该类型实现了 `std::ops::Add` 特征,同理,如果我们为自定义类型实现了该特征,那就可以自己实现 `Point1 + Point2` 的操作:
```rust
use std::ops::Add;
@ -527,7 +527,7 @@ fn main() {
```
以上两个例子较为复杂目的是为读者展示下真实的使用场景长什么样因此需要读者细细阅读最终消化这些知识对于你的Rust之路会有莫大的帮助。
以上两个例子较为复杂,目的是为读者展示下真实的使用场景长什么样,因此需要读者细细阅读,最终消化这些知识对于你的 Rust 之路会有莫大的帮助。
最后特征和特征约束是Rust中极其重要的概念如果你还是没搞懂强烈建议回头再看一遍或者寻找相关的资料进行补充学习。如果已经觉得掌握了那么就可以进入下一节的学习。
最后,特征和特征约束,是 Rust 中极其重要的概念,如果你还是没搞懂,强烈建议回头再看一遍,或者寻找相关的资料进行补充学习。如果已经觉得掌握了,那么就可以进入下一节的学习。

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