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book/contents/basic/trait/advance-trait.md
Unescape View File

@ -14,11 +14,11 @@ pub trait Iterator {
}
```
以上是标准库中的迭代器特征`Iterator`，它有一个`Item`关联类型，用于替代遍历的值的类型。
以上是标准库中的迭代器特征 `Iterator`，它有一个 `Item` 关联类型，用于替代遍历的值的类型。
同时，`next`方法也返回了一个`Item`类型，不过使用`Option`枚举进行了包裹，假如迭代器中的值是`i32`类型，那么调用`next`方法就将获取一个`Option<i32>`的值。
同时， `next` 方法也返回了一个 `Item` 类型，不过使用 `Option` 枚举进行了包裹，假如迭代器中的值是 `i32` 类型，那么调用 `next` 方法就将获取一个 `Option<i32>` 的值。
还记得`Self`吧？在之前的章节[提到过](./trait-object#Self与self)，`Self`用来指代当前的特征实例，那么`Self::Item`就用来指代特征实例中具体的`Item`类型：
还记得 `Self` 吧？在之前的章节[提到过](./trait-object#Self与self)， `Self` 用来指代当前的特征实例，那么 `Self::Item` 就用来指代特征实例中具体的 `Item` 类型：
```rust
impl Iterator for Counter {
type Item = u32;
@ -27,7 +27,7 @@ impl Iterator for Counter {
// --snip--
```
在上述代码中，我们为`Counter`类型实现了`Iterator`特征，那么`Self`就是当前的`Iterator`特征对象，`Item`就是`u32`类型。
在上述代码中，我们为 `Counter` 类型实现了 `Iterator` 特征，那么 `Self` 就是当前的 `Iterator` 特征对象， `Item` 就是 `u32` 类型。
聪明的读者之所以聪明，因为你们喜欢联想和举一反三，同时你们也喜欢提问：为何不用泛型，例如如下代码
```rust
@ -36,7 +36,7 @@ pub trait Iterator<Item> {
}
```
答案其实很简单，为了代码的可读性. 当你使用了泛型后，你需要在所有地方都这样写`Iterator<Item>`，而使用了关联类型，你只需要这样写`Iterator`，当类型定义复杂时，这种写法可以极大的增加可读性：
答案其实很简单，为了代码的可读性. 当你使用了泛型后，你需要在所有地方都这样写 `Iterator<Item>`，而使用了关联类型，你只需要这样写 `Iterator`，当类型定义复杂时，这种写法可以极大的增加可读性：
```rust
pub trait CacheableItem: Clone + Default + fmt::Debug + Decodable + Encodable {
type Address: AsRef<[u8]> + Clone + fmt::Debug + Eq + Hash;
@ -44,7 +44,7 @@ pub trait CacheableItem: Clone + Default + fmt::Debug + Decodable + Encodable {
}
```
例如上面的代码，`Address`自然远比`AsRef<[u8]> + Clone + fmt::Debug + Eq + Hash`的要简单的多，而且含义清晰。
例如上面的代码， `Address` 自然远比 `AsRef<[u8]> + Clone + fmt::Debug + Eq + Hash` 的要简单的多，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
@ -70,7 +70,7 @@ fn difference<C: Container>(container: &C) {}
## 默认泛型类型参数
当使用泛型类型参数时，可以为其指定一个默认的具体类型，例如标准库中的`std::ops::Add`特征：
当使用泛型类型参数时，可以为其指定一个默认的具体类型，例如标准库中的 `std::ops::Add` 特征：
```rust
trait Add<RHS=Self> {
type Output;
@ -78,7 +78,7 @@ trait Add<RHS=Self> {
fn add(self, rhs: RHS) -> Self::Output;
}
```
它有一个泛型参数`RHS`，但是与我们以往的用法不同，这里它给`RHS`一个默认值，也就是当用户不指定`RHS`时，默认使用两个同样类型的值进行相加，然后返回一个关联类型`Output`。
它有一个泛型参数 `RHS`，但是与我们以往的用法不同，这里它给 `RHS` 一个默认值，也就是当用户不指定 `RHS` 时，默认使用两个同样类型的值进行相加，然后返回一个关联类型 `Output`。
可能上面那段不太好理解，下面我们用代码来举例：
```rust
@ -106,9 +106,9 @@ 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。
跟`+`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，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`。
跟 `+` 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，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`。
与上面的例子相反，下面的例子，我们来创建两个不同类型的相加：
```rust
@ -126,20 +126,20 @@ impl Add<Meters> for Millimeters {
}
```
这里，是进行`Millimeters + Meters`的操作，因此此时不能再使用默认的RHS，否则就会变成`Millimeters + Millimeters`的形式。使用`Add<Meters>`可以将`RHS`指定为`Meters`，那么`fn add(self, rhs: RHS) `自然而言的变成了`Millimeters`和`Meters`的相加.
这里，是进行 `Millimeters + Meters` 的操作，因此此时不能再使用默认的 `RHS`，否则就会变成 `Millimeters + Millimeters` 的形式。使用 `Add<Meters>` 可以将 `RHS` 指定为 `Meters`，那么 `fn add(self, rhs: RHS)` 自然而言的变成了 `Millimeters` 和 `Meters` 的相加。
默认类型参数主要用于两个方面：
1. 减少实现的样板代码
2. 扩展类型但是无需大幅修改现有的代码
之前的例子就是第一点，虽然效果也就那样。在`+`左右两边都是同样类型时，只需要`impl Add`即可，否则你需要`impl Add<SOME_TYPE>`，嗯，会多写几个字:)
之前的例子就是第一点，虽然效果也就那样。在 `+` 左右两边都是同样类型时，只需要 `impl Add` 即可，否则你需要 `impl Add<SOME_TYPE>`，嗯，会多写几个字:)
对于第二点，也很好理解，如果你在一个复杂类型的基础上，新引入一个泛型参数，可能需要修改很多地方，但是如果新引入的泛型参数有了默认类型，情况就会好很多。
归根到底，默认泛型参数，是有用的，但是大多数情况下，咱们确实用不到，当需要用到时，大家再回头来查阅本章即可，**手上有剑，心中不慌**.
归根到底，默认泛型参数，是有用的，但是大多数情况下，咱们确实用不到，当需要用到时，大家再回头来查阅本章即可，**手上有剑，心中不慌**。
## 调用同名的方法
不同特征拥有同名的方法是很正常的事情，你没有任何办法阻止这一点，甚至除了特征上的同名方法外，在你的类型上，也有同名方法:
不同特征拥有同名的方法是很正常的事情，你没有任何办法阻止这一点，甚至除了特征上的同名方法外，在你的类型上，也有同名方法：
```rust
trait Pilot {
fn fly(&self);
@ -170,19 +170,19 @@ impl Human {
}
```
这里，不仅仅两个特征`Pilot`和`Wizard`有`fly`方法，就连实现那两个特征的`Human`元结构体，也拥有一个同名方法`fly`(这世界怎么了，非常这么卷吗？程序员何苦难为程序员，哎)。
这里，不仅仅两个特征 `Pilot` 和 `Wizard` 有 `fly` 方法，就连实现那两个特征的 `Human` 元结构体，也拥有一个同名方法 `fly` (这世界怎么了，非要这么卷吗？程序员何苦难为程序员，哎)。
既然代码已经不可更改，那下面我们来讲讲该如何调用这些`fly`方法。
既然代码已经不可更改，那下面我们来讲讲该如何调用这些 `fly` 方法。
#### 优先调用类型上的方法
当调用`Human`实例的`fly`时，编译器默认调用该类型中定义的方法：
当调用 `Human` 实例的 `fly` 时，编译器默认调用该类型中定义的方法：
```rust
fn main() {
let person = Human;
person.fly();
}
```
这段代码会打印`*waving arms furiously*`，说明直接调用了类型上定义的方法。
这段代码会打印 `*waving arms furiously*`，说明直接调用了类型上定义的方法。
#### 调用特征上的方法
为了能够调用两个特征的方法，需要使用显式调用的语法：
@ -195,16 +195,16 @@ fn main() {
}
```
运行后依次输出:
运行后依次输出：
```console
This is your captain speaking.
Up!
*waving arms furiously*
```
因为`fly`方法的参数是`self`，当显示的调用时，编译器就可以根据调用的类型(`self`的类型)决定具体调用哪个方法。
因为 `fly` 方法的参数是 `self`，当显式调用时，编译器就可以根据调用的类型( `self` 的类型)决定具体调用哪个方法。
这个时候问题又来了，如果方法没有`self`参数呢？稍等，估计有读者会问：还有方法没有`self`参数？看到这个疑问，作者的眼泪不禁流了下来，大明湖畔的[关联函数](../method.md#关联函数)，你还记得嘛？
这个时候问题又来了，如果方法没有 `self` 参数呢？稍等，估计有读者会问：还有方法没有 `self` 参数？看到这个疑问，作者的眼泪不禁流了下来，大明湖畔的[关联函数](../method.md#关联函数)，你还记得嘛？
但是成年人的世界，就算再伤心，事还得做，咱们继续：
```rust
@ -233,14 +233,14 @@ fn main() {
就像人类妈妈会给自己的宝宝起爱称一样，狗狗妈妈也会。狗狗妈称呼自己的宝宝为**Spot**，其它动物称呼狗宝宝为**puppy**，这个时候假如有其它动物，不知道该称如何呼狗宝宝，它需要查询一下。
但是`Dog::baby_name()`的调用方式显然不行，这是狗妈妈对宝宝的爱称，但是如果你试图这样查询：
但是 `Dog::baby_name()` 的调用方式显然不行，这是狗妈妈对宝宝的爱称，但是如果你试图这样查询：
```rust
fn main() {
println!("A baby dog is called a {}", Animal::baby_name());
}
```
铛铛，无情报错了:
铛铛，无情报错了：
```rust
error[E0283]: type annotations needed // 需要类型注释
--> src/main.rs:20:43
@ -251,31 +251,31 @@ error[E0283]: type annotations needed // 需要类型注释
= note: cannot satisfy `_: Animal`
```
因为单纯从`Animal::baby_name()`上，编译器无法得到任何有效的信息：你想获取哪个动物宝宝的名称？狗宝宝？猪宝宝？还是熊宝宝？
因为单纯从 `Animal::baby_name()` 上，编译器无法得到任何有效的信息：你想获取哪个动物宝宝的名称？狗宝宝？猪宝宝？还是熊宝宝？
此时，就需要使用**完全限定语法**.
此时，就需要使用**完全限定语法**。
##### 完全限定语法
完全限定语法是调用函数最为明确的方式:
完全限定语法是调用函数最为明确的方式：
```rust
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:
言归正题，完全限定语法定义为：
```rust
<Type as Trait>::function(receiver_if_method, next_arg, ...);
```
对于关联函数，其没有一个方法接收器(`receiver`)，故只会有其他参数的列表。**可以选择在任何函数或方法调用处使用完全限定语法**，同时，你还能省略任何Rust能够从程序中的其他信息中推导出的的部分。只有当存在多个同名实现而 Rust 需要帮助以便知道我们希望调用哪个实现时，才需要使用这个较为冗长的语法。
对于关联函数，其没有一个方法接收器( `receiver` )，故只会有其他参数的列表。**可以选择在任何函数或方法调用处使用完全限定语法**，同时，你还能省略任何Rust能够从程序中的其他信息中推导出的的部分。只有当存在多个同名实现而 Rust 需要帮助以便知道我们希望调用哪个实现时，才需要使用这个较为冗长的语法。
## 特征定义中的特征约束
有时，我们会需要让某个特征A能使用另一个特征B的功能(另一种形式的特征约束)，这种情况下，不仅仅要为类型实现特征A，还要为类型实现特征B才行，这就是`supertrait`(实在不知道该如何翻译，有大佬指导下嘛？)
有时，我们会需要让某个特征A能使用另一个特征B的功能(另一种形式的特征约束)，这种情况下，不仅仅要为类型实现特征A，还要为类型实现特征B才行，这就是 `supertrait` (实在不知道该如何翻译，有大佬指导下嘛？)
例如有一个特征`OutlinePrint`，它有一个方法，能够对当前的实现类型进行格式化输出：
例如有一个特征 `OutlinePrint`，它有一个方法，能够对当前的实现类型进行格式化输出：
```rust
use std::fmt::Display;
@ -292,9 +292,9 @@ 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。
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,
@ -303,7 +303,7 @@ struct Point {
impl OutlinePrint for Point {}
```
因为`Point`没有实现`Display`特征，会得到下面的报错：
因为 `Point` 没有实现 `Display` 特征，会得到下面的报错：
```console
error[E0277]: the trait bound `Point: std::fmt::Display` is not satisfied
--> src/main.rs:20:6
@ -326,7 +326,7 @@ impl fmt::Display for Point {
}
```
上面代码为`Point`实现了`Display`特征，那么`to_string`方法也将自动实现：最终获得字符串是通过这里的`fmt`方法获得的。
上面代码为 `Point` 实现了 `Display` 特征，那么 `to_string` 方法也将自动实现：最终获得字符串是通过这里的 `fmt` 方法获得的。
## 在外部类型上实现外部特征(newtype)
@ -335,14 +335,14 @@ impl fmt::Display for Point {
这里提供一个办法来绕过孤儿规则，那就是使用**newtype模式**，简而言之: 就是为一个[元组结构体](../compound-type/struct.md#元组结构体)创建新类型。该元组结构体封装有一个字段，该字段就是希望实现特征的具体类型。
该封装类型是本地的，因此我们可以为此类型实现外部的特征。
`newtype`不仅仅能实现以上的功能，而且它在运行时没有任何性能损耗，因为在编译期，该类型会被自动忽略。
下面来看一个例子，我们有一个动态数组类型：`Vec<T>`，它定义在标准库中，还有一个特征`Display`，它也定义在标准库中，如果没有`newtype`，我们是无法为`Vec<T>`实现`Display`的:
`newtype` 不仅仅能实现以上的功能，而且它在运行时没有任何性能损耗，因为在编译期，该类型会被自动忽略。
下面来看一个例子，我们有一个动态数组类型： `Vec<T>`，它定义在标准库中，还有一个特征 `Display`，它也定义在标准库中，如果没有 `newtype`，我们是无法为 `Vec<T>` 实现 `Display` 的:
```console
error[E0117]: only traits defined in the current crate can be implemented for arbitrary types
error[E0117]: only traits defined in the current crate can be implemented for arbitrary types
--> src/main.rs:5:1
|
5 | impl<T> std::fmt::Display for Vec<T> {
@ -354,7 +354,7 @@ error[E0117]: only traits defined in the current crate can be implemented for ar
= note: define and implement a trait or new type instead
```
编译器给了我们提示：`define and implement a trait or new type instead`，重新定义一个特征，或者使用`new type`，前者当然不可行，那么来试试后者：
编译器给了我们提示： `define and implement a trait or new type instead`，重新定义一个特征，或者使用 `new type`，前者当然不可行，那么来试试后者：
```rust
use std::fmt;
@ -373,13 +373,13 @@ 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。
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。
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。

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