From f91a582d460ed4f57a176a1a9279ace7c0a3dfab Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Jesse <35264598+JesseAtSZ@users.noreply.github.com> Date: Thu, 13 Jan 2022 20:17:42 +0800 Subject: [PATCH] Update generic.md --- book/contents/basic/trait/generic.md | 84 ++++++++++++++-------------- 1 file changed, 42 insertions(+), 42 deletions(-) diff --git a/book/contents/basic/trait/generic.md b/book/contents/basic/trait/generic.md index 99d36f51..2c6bab58 100644 --- a/book/contents/basic/trait/generic.md +++ b/book/contents/basic/trait/generic.md @@ -1,9 +1,9 @@ # 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,那么为什么泛型这么重要?到底什么是泛型?以及Rust的泛型又有几种? +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: +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,这两个数可以是整数,也可以是浮点数,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: ```rust fn add_i8(a:i8, b:i8) -> i8 { a + b @@ -22,13 +22,13 @@ fn main() { } ``` -上述代码可以正常运行,但是很啰嗦,如果你要支持全部的类型,那么更是极其繁琐。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,先来看看何为多态。 +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,大家都不想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。 +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,这个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。 -实际上,泛型就是一种多态。泛型主要目的是为程序员提供了编程的便利,减少代码的臃肿,同时极大丰富了语言本身的表达能力, 为程序员提供了一个合适的炮管。想想,一个函数,代替了几十个,甚至数百个函数,是一件多么让人兴奋的事情: +实际上,泛型就是一种多态。泛型主要目的是为程序员提供编程的便利,减少代码的臃肿,同时极大丰富语言本身的表达能力,为程序员提供了一个合适的炮管。想想,一个函数,可以代替几十个,甚至数百个函数,是一件多么让人兴奋的事情: ```rust fn add(a:T, b:T) -> T { a + b @@ -43,15 +43,15 @@ fn main() { 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**,在Rust中,泛型参数的名称实际上你可以任意起,但是出于惯例,我们都用`T`(`T`是`type`的首字母)来作为首选,同时越短越好,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` 是 `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,有一个先前条件:必需在使用前进行声明: +使用泛型参数,有一个先决条件,必需在使用前对泛型参数进行声明: ```rust fn largest(list: &[T]) -> T { ``` -该泛型函数,是从列表中找出最大的值,其中列表中的元素类型为T。首先`largest`对泛型参数`T`进行了声明,然后才在函数参数中进行使用该泛型参数`list: &[T]`(还记得`&[T]`类型吧?这是[数组切片](../compound-type/array#数组切片))。 +该泛型函数的作用是从列表中找出最大的值,其中列表中的元素类型为T。首先 `largest` 对泛型参数 `T` 进行了声明,然后才在函数参数中进行使用该泛型参数 `list: &[T]` (还记得 `&[T]` 类型吧?这是[数组切片](../compound-type/array#数组切片))。 -总之,我们可以这样理解这个定义:函数`largest`有泛型类型`T`, 它有个参数 `list`,其类型是元素为 `T` 的数组切片, 最后,该函数返回值的类型也是`T`。 +总之,我们可以这样理解这个函数定义:函数 `largest` 有泛型类型 `T`,它有个参数 `list`,其类型是元素为 `T` 的数组切片,最后,该函数返回值的类型也是 `T`。 具体的泛型函数实现如下: ```rust @@ -96,9 +96,9 @@ help: consider restricting type parameter `T` // 考虑对T进行类型上的限 | ++++++++++++++++++++++ ``` -因为T可以是任何类型,但是不是所有的类型都能进行比较,因此上面的错误中,编译器建议我们给`T`添加一个类型限制:使用`std::cmp::PartialOrd`特征对T进行限制,特征在下一节会详细介绍,现在你只要理解,该特征的目的就是让**类型实现可比较的功能**。 +因为T可以是任何类型,但不是所有的类型都能进行比较,因此上面的错误中,编译器建议我们给 `T` 添加一个类型限制:使用 `std::cmp::PartialOrd` 特征(Trait)对T进行限制,特征在下一节会详细介绍,现在你只要理解,该特征的目的就是让**类型实现可比较的功能**。 -还记得我们一开始的`add`泛型函数吗?如果你运行它,会得到以下的报错: +还记得我们一开始的 `add` 泛型函数吗?如果你运行它,会得到以下的报错: ```console error[E0369]: cannot add `T` to `T` // 无法将`T`类型跟`T`类型进行相加 --> src/main.rs:2:7 @@ -114,7 +114,7 @@ help: consider restricting type parameter `T` | +++++++++++++++++++++++++++ ``` -同样的,不是所有`T`类型都能进行相加操作,因此我们需要用`std::ops::Add`对T进行限制: +同样的,不是所有`T`类型都能进行相加操作,因此我们需要用`std::ops::Add`对T进行限制: ```rust fn add>(a:T, b:T) -> T { a + b @@ -137,10 +137,10 @@ fn main() { ``` 这里有两点需要特别的注意: -- **提前声明**, 跟泛型函数定义类似,首先我们在使用泛型参数之前必需要进行声明`Point`,接着就可以在结构体的字段类型中使用`T`来替代具体的类型 +- **提前声明**,跟泛型函数定义类似,首先我们在使用泛型参数之前必需要进行声明`Point`,接着就可以在结构体的字段类型中使用`T`来替代具体的类型 - **x和y是相同的类型** -第二点非常重要,它会导致下面代码的报错: +第二点非常重要,如果使用不同的类型,那么它会导致下面代码的报错: ```rust struct Point { x: T, @@ -162,9 +162,9 @@ error[E0308]: mismatched types //类型不匹配 ``` -当把`1`赋值给`x`时,变量`p`的`T`类型就被确定为整数类型,因此`y`也必须是整数类型,但是我们却给它赋予了浮点数,因此导致报错。 +当把 `1` 赋值给 `x` 时,变量 `p` 的 `T` 类型就被确定为整数类型,因此 `y` 也必须是整数类型,但是我们却给它赋予了浮点数,因此导致报错。 -如果想让`x`和`y`即能类型相同,又能类型不同,需要使用不同的泛型参数: +如果想让 `x` 和 `y` 即能类型相同,又能类型不同,需要使用不同的泛型参数: ```rust struct Point { x: T, @@ -175,11 +175,11 @@ fn main() { } ``` -切记,所有的泛型参数都要提前声明: `Point` ! 但是如果你的结构体变成这鬼样:`struct Woo`,那么你需要考虑拆分这个结构体,减少泛型参数的个数和代码复杂度。 +切记,所有的泛型参数都要提前声明:`Point` ! 但是如果你的结构体变成这鬼样:`struct Woo`,那么你需要考虑拆分这个结构体,减少泛型参数的个数和代码复杂度。 ## 枚举中使用泛型 -提到枚举类型,`Option`永远是第一个应该被想起来的,在之前的章节中,它也多次出现: +提到枚举类型,`Option` 永远是第一个应该被想起来的,在之前的章节中,它也多次出现: ```rust enum Option { Some(T), @@ -187,9 +187,9 @@ enum Option { } ``` -`Option` 是一个拥有泛型 `T`, 它第一个成员是`Some(T)`,存放了一个类型为`T`的值。得益于泛型的引入,我们可以在任何一个需要返回值的函数中,去使用`Option`枚举类型来做为返回值,用于返回一个任意类型的值`Some(T)`,或者没有值`None`. +`Option` 是一个拥有泛型 `T`,它第一个成员是 `Some(T)`,存放了一个类型为`T`的值。得益于泛型的引入,我们可以在任何一个需要返回值的函数中,去使用 `Option` 枚举类型来做为返回值,用于返回一个任意类型的值 `Some(T)`,或者没有值 `None`。 -对于枚举而言,卧龙凤雏永远是绕不过去的存在:如果是`Option`是卧龙,那么`Result`就一定是凤雏,得两者可得天下: +对于枚举而言,卧龙凤雏永远是绕不过去的存在:如果是 `Option` 是卧龙,那么 `Result` 就一定是凤雏,得两者可得天下: ```rust enum Result { Ok(T), @@ -197,12 +197,12 @@ enum Result { } ``` -该枚举和`Option`一样,主要用于函数返回值,与`Option`用于值的存在与否不同,`Result`关注的主要是正确性。 +这个枚举和 `Option` 一样,主要用于函数返回值,与 `Option` 用于值的存在与否不同,`Result `关注的主要是值的正确性。 -如果函数正常运行,则最后返回一个`Ok(T)`,`T`是函数具体的返回值类型,如果函数异常运行,则返回一个`Err(E)`,`E`是错误类型。例如打开一个文件:当成功打开文件,返回`Ok(std::fs::File)`,因此`T` 对应的是 `std::fs::File` 类型;而当打开文件时出现问题时,返回`Err(std::io::Error)`, `E`对应的是`std::io::Error`类型。 +如果函数正常运行,则最后返回一个 `Ok(T)`,`T` 是函数具体的返回值类型,如果函数异常运行,则返回一个 `Err(E)`,`E` 是错误类型。例如打开一个文件:如果成功打开文件,则返回`Ok(std::fs::File)`,因此 `T` 对应的是 `std::fs::File` 类型;而当打开文件时出现问题时,返回 `Err(std::io::Error)`,`E` 对应的就是`std::io::Error` 类型。 ## 方法中使用泛型 -上一章中,我们讲到何为方法以及如何在结构体和枚举上定义方法。方法上也可以使用泛型: +上一章中,我们讲到什么是方法以及如何在结构体和枚举上定义方法。方法上也可以使用泛型: ```rust struct Point { x: T, @@ -222,7 +222,7 @@ fn main() { } ``` -使用泛型参数前,依然需要提前声明: `impl`,只有提前声明了,我们才能在`Point`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。需要注意的是,这里的`Point`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`而不再是`Point`。 +使用泛型参数前,依然需要提前声明:`impl`,只有提前声明了,我们才能在`Point`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` 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` 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: @@ -251,10 +251,10 @@ fn main() { } ``` -这个例子中,`T,U`是定义在结构体`Point`上的泛型参数,`V,W`是单独定义在方法`mixup`上的泛型参数,它们并不冲突,说白了,你可以理解为,一个是结构体泛型,一个是函数泛型。 +这个例子中,`T,U` 是定义在结构体 `Point` 上的泛型参数,`V,W` 是单独定义在方法 `mixup` 上的泛型参数,它们并不冲突,说白了,你可以理解为,一个是结构体泛型,一个是函数泛型。 #### 为具体的泛型类型实现方法 -对于`Point`类型,你不仅能定义基于`T`的方法,还能针对特定的具体类型,进行方法定义: +对于 `Point` 类型,你不仅能定义基于 `T` 的方法,还能针对特定的具体类型,进行方法定义: ```rust impl Point { fn distance_from_origin(&self) -> f32 { @@ -269,9 +269,9 @@ impl Point { ## 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。 +前面讲解的泛型总结起来就是,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,例如以下代码: +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: ```rust fn display_array(arr: [i32; 3]) { println!("{:?}", arr); @@ -295,9 +295,9 @@ error[E0308]: mismatched types // 类型不匹配 // 期望一个长度为3的数组,却发现一个长度为2的 ``` -结合代码和报错,可以很清楚的看出,`[i32; 3]`和`[i32; 2]`确实是两个完全不同的类型,因此无法用同一个函数调用。 +结合代码和报错,可以很清楚的看出,`[i32; 3]` 和 `[i32; 2]` 确实是两个完全不同的类型,因此无法用同一个函数调用。 -首先,让我们修改代码,让`display_array`能打印所有长度的`i32`数组: +首先,让我们修改代码,让 `display_array` 能打印任意长度的 `i32` 数组: ```rust fn display_array(arr: &[i32]) { println!("{:?}", arr); @@ -310,9 +310,9 @@ fn main() { display_array(&arr); } ``` -很简单,只要使用数组切片,然后传入`arr`的不可变引用即可。 +很简单,只要使用数组切片,然后传入 `arr` 的不可变引用即可。 -接着,将`i32`改成所有类型的数组: +接着,将 `i32` 改成所有类型的数组: ```rust fn display_array(arr: &[T]) { @@ -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不适宜用引用或者干脆不能用呢?那真的没什么好办法了,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。 +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(arr: [T; N]) { println!("{:?}", arr); @@ -345,9 +345,9 @@ 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,而重点就在于`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。 +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,而重点就在于 `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。 @@ -356,7 +356,7 @@ fn main() { ```rust #![allow(incomplete_features)] #![feature(generic_const_exprs)] - +(这段代码编译不通过,第13行报错,这里泛型的声明好像没有体现出const) fn something(val: T) where Assert<{ core::mem::size_of::() < 768 }>: IsTrue, @@ -393,13 +393,13 @@ impl IsTrue for Assert { 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。 -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采用的是在编译期,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: Rust 通过在编译时进行泛型代码的 **单态化**(*monomorphization*)来保证效率。单态化是一个通过填充编译时使用的具体类型,将通用代码转换为特定代码的过程。 -编译器所做的工作正好与我们创建泛型函数的步骤相反, 编译器寻找所有泛型代码被调用的位置并针对具体类型生成代码。 +编译器所做的工作正好与我们创建泛型函数的步骤相反,编译器寻找所有泛型代码被调用的位置并针对具体类型生成代码。 让我们看看一个使用标准库中 `Option` 枚举的例子: @@ -408,7 +408,7 @@ let integer = Some(5); let float = Some(5.0); ``` -当 Rust 编译这些代码的时候,它会进行单态化。编译器会读取传递给 `Option` 的值并发现有两种 `Option`:一个对应 `i32` 另一个对应 `f64`。为此,它会将泛型定义 `Option` 展开为 `Option_i32` 和 `Option_f64`,接着将泛型定义替换为这两个具体的定义。 +当 Rust 编译这些代码的时候,它会进行单态化。编译器会读取传递给 `Option` 的值并发现有两种 `Option`:一种对应 `i32` 另一种对应 `f64`。为此,它会将泛型定义 `Option` 展开为 `Option_i32` 和 `Option_f64`,接着将泛型定义替换为这两个具体的定义。 编译器生成的单态化版本的代码看起来像这样: