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@ -56,3 +56,171 @@ fn returns_long_type() -> Box<FnOnce() + Send + 'static> {
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<span class="caption">列表 19-31:在大部分地方使用名称很长的类型</span>
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<span class="caption">列表 19-31:在大部分地方使用名称很长的类型</span>
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类型别名通过减少项目中重复代码的数量来使其更加易于控制。这里我们为这个冗长的类型引入了一个叫做 `Thunk` 的别名,这样就可以如列表 19-32 所示将所有使用这个类型的地方替换为更短的 `Thunk`:
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```rust
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type Thunk = Box<FnOnce() + Send + 'static>;
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let f: Thunk = Box::new(|| println!("hi"));
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fn takes_long_type(f: Thunk) {
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// ...
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}
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fn returns_long_type() -> Thunk {
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// ...
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# Box::new(|| ())
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}
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```
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<span class="caption">列表 19-32:引入类型别名 `Thunk` 来减少重复</span>
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这样就读写起来就容易多了!为类型别名选择一个好名字也可以帮助你表达意图(单词 *thunk* 表示会在之后被计算的代码,所以这是一个存放闭包的合适的名字)。
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类型别名的另一个常用用法是与 `Result<T, E>` 结合。考虑一下标准库中的 `std::io` 模块。I/O 操作通常会返回一个 `Result<T, E>`,因为这些操作可能会失败。`std::io::Error` 结构体代表了所有可能的 I/O 错误。`std::io` 中大部分函数会返回 `Result<T, E>`,其中 `E` 是 `std::io::Error`,比如 `Write` trait 中的这些函数:
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```rust
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use std::io::Error;
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use std::fmt;
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pub trait Write {
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fn write(&mut self, buf: &[u8]) -> Result<usize, Error>;
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fn flush(&mut self) -> Result<(), Error>;
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fn write_all(&mut self, buf: &[u8]) -> Result<(), Error>;
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fn write_fmt(&mut self, fmt: fmt::Arguments) -> Result<(), Error>;
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}
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```
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这里出现了很多的 `Result<..., Error>`。为此,`std::io` 有这个类型别名声明:
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```rust
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type Result<T> = Result<T, std::io::Error>;
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```
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因为这位于 `std::io` 中,可用的完全限定的别名是`std::io::Result<T>`;也就是说,`Result<T, E>` 中 `E` 放入了 `std::io::Error`。`Write` trait 中的函数最终看起来像这样:
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```rust
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pub trait Write {
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fn write(&mut self, buf: &[u8]) -> Result<usize>;
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fn flush(&mut self) -> Result<()>;
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fn write_all(&mut self, buf: &[u8]) -> Result<()>;
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fn write_fmt(&mut self, fmt: Arguments) -> Result<()>;
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}
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```
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类型别名在两个方面有帮助:易于编写**并**在整个 `std::io` 中提供了一致的接口。因为这是一个别名,它只是另一个 `Result<T, E>`,这意味着可以在其上使用 `Result<T, E>` 的任何方法,以及像 `?` 这样的特殊语法。
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### 从不返回的 `!`,never type
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Rust 有一个叫做 `!` 的特殊类型。在类型理论术语中,它被称为 *empty type*,因为它没有值。我们更倾向于称之为 *never type*。这个名字描述了它的作用:在函数从不返回的时候充当返回值。例如:
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```rust
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fn bar() -> ! {
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```
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这读作“函数 `bar` 从不返回”,而从不返回的函数被称为**发散函数**(*diverging functions*)。不能创建 `!` 类型的值,所以 `bar` 也不可能返回。一个不能创建值的类型有什么用呢?如果你回想一下第二章,曾经有一些看起来像这样的代码,如列表 19-33 所重现的:
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```rust
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# let guess = "3";
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# loop {
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let guess: u32 = match guess.trim().parse() {
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Ok(num) => num,
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Err(_) => continue,
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};
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# break;
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# }
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```
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<span class="caption">列表 19-33:`match` 语句和一个以 `continue` 结束的分支</span>
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当时我们忽略了一些代码细节。在第六章中,我们学习了 `match` 的分支必须返回相同的类型。如下代码不能工作:
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```rust
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let guess = match guess.trim().parse() {
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Ok(_) => 5,
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Err(_) => "hello",
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}
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```
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这里的 `guess` 会是什么类型呢?它必须既是整型也是字符串,而 Rust 要求 `guess` 只能是一个类型。那么 `continue` 返回了什么呢?为什么列表 19-33 中会允许一个分支返回 `u32` 而另一个分支却以 `continue` 结束呢?
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正如你可能猜到的,`continue` 的值是 `!`。也就是说,当 Rust 要计算 `guess` 的类型时,它查看这两个分支。前者是 `u32` 值,而后者是 `!` 值。因为 `!` 并没有一个值,Rust 认为这是可行的,并决定 `guess` 的类型是 `u32`。描述 `!` 的行为的正式方式是 never type 可以与其他任何类型联合。允许 `match` 的分支以 `continue` 结束是因为 `continue` 并不真正返回一个值;相反它把控制权交回上层循环,所以在 `Err` 的情况,事实上并未对 `guess` 赋值。
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never type 的另一个用途是 `panic!`。还记得 `Option<T>` 上的 `unwrap` 函数吗?它产生一个值或 panic。这里是它的定义:
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```rust
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impl<T> Option<T> {
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pub fn unwrap(self) -> T {
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match self {
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Some(val) => val,
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None => panic!("called `Option::unwrap()` on a `None` value"),
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}
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}
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}
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```
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这里与列表 19-33 中的 `match` 发生的相同的情况:我们知道 `val` 是 `T` 类型,`panic!` 是 `!` 类型,所以整个 `match` 表达式的结果是 `T` 类型。这能工作是因为 `panic!` 并不产生一个值:它终止程序。对于 `None` 的情况,`unwrap` 并不返回一个值,所以这些代码是有效。
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最后的表达式在 `loop` 中使用了 `!` 类型:
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```rust
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print!("forever ");
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loop {
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print!("and ever ");
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}
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```
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这里,循环永远也不结束,所以此表达式的值是 `!`。但是如果引入 `break` 这就不为真了,因为循环在执行到 `break` 后就会终止。
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### 动态大小类型和 `Sized` trait
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因为 Rust 需要知道类似内存布局之类的信息,在其类型系统的一个特定的角落可能令人迷惑,这就是**动态大小类型**(*dynamically sized types*)的概念。这有时被称为“DST” 或 “unsized types”,这些类型允许我们处理只有在运行时才知道大小的类型。
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让我们深入研究一个贯穿本书都在使用的动态大小类型的细节:`str`。没错,不是 `&str`,而是 `str` 本身。`str` 是一个 DST;直到运行时我们都不知道字符串有多长。因为不能知道大小,也就不能创建 `str` 类型的变量,也不能获取 `str` 类型的参数。考虑一下这些代码,他们不能工作:
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```rust
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let s1: str = "Hello there!";
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let s2: str = "How's it going?";
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```
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这两个 `str` 值需要有完全一样的内存布局,不过他们却有不同的长度:`s1` 需要 12 字节来存储,而 `s2` 需要 15 字节。这样就是为为什么不可能创建一个存放动态大小类型的变量。
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那么该怎么办呢?好吧,在这个例子中你已经知道了答案:`s1` 和 `s2` 的类型是 `&str` 而不是 `str`。如果你回想第四章,我们这样描述 `&str`:
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> ... 这是一个字符串内部位置和其所引用的元素的数量的引用。
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所以虽然 `&T` 是一个储存了 `T` 所在的内存位置的单个值,`&str` 则是**两个**值:`str` 的地址和其长度。这样,`&str` 就有了一个在编译时可以知道的大小:它是 `usize` 长度的两倍。也就是说,我们总是知道 `&str` 的大小,而无论其引用的字符串是多长。这里是 Rust 中动态大小类型的常规用法:他们有一些额外的元信息来储存动态信息的大小。这引出了动态大小类型的黄金规则:必须将动态大小类型的值置于某种指针之后。
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<!-- Note for Carol: `Rc<str>` is only in an accepted RFC right now, check on
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its progress and pull this out if it's not going to be stable by Oct -->
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虽然我们总是说 `&str`,但是可以将 `str` 与所有类型的指针结合:比如 `Box<str>` 或 `Rc<str>`。事实上,之前已经见过了,不过是另一个动态大小类型:trait。每一个 trait 都是一个可以通过 trait 名称来引用的动态大小类型。在第十七章中,我们提到了为了将 trait 用于 trait 对象,必须将他们放入指针之后,比如 `&Trait` 或 `Box<Trait>`(`Rc<Trait>` 也可以)。
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#### `Sized` trait
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为了处理 DST,Rust 有一个 trait 来决定一个类型的大小是否在编译时可知,这就是 `Sized`。这个 trait 自动为编译器在编译时就知道大小的类型实现。另外,Rust 隐式的为每一个泛型函数增加了 `Sized` bound。也就是说,对于如下泛型函数定义:
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```rust
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fn generic<T>(t: T) {
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```
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实际上被当作如下处理:
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```rust
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fn generic<T: Sized>(t: T) {
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```
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泛型函数默认只能用于在编译时已知大小的类型。然而可以使用如下特殊语法来放松这个限制:
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```rust
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fn generic<T: ?Sized>(t: &T) {
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```
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`?Sized` trait bound 与 `Sized` 相对;也就是说,它可以读作“`T` 可能是也可能不是 `Sized` 的”。这个语法只能用于 `Sized` ,而不是其他 trait。
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另外注意我们将 `t` 参数的类型从 `T` 变为了 `&T`:因为其类型可能不是 `Sized` 的,所以需要将其置于某种指针之后。在这个例子中选择了引用。
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接下来,让我们讨论一下函数和闭包!
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