Merge pull request #38 from murphil/murphy

修正笔误和表述
pull/44/head
KaiserY 8 years ago committed by GitHub
commit a8715f3702

@ -123,7 +123,7 @@ $ ./main # or .\main.exe on Windows
Cargo 是 Rust 的构建系统和包管理工具,同时 Rustacean 们使用 Cargo 来管理他们的 Rust 项目因为它使得很多任务变得更轻松。例如Cargo 负责构建代码、下载代码依赖的库并编译这些库。我们把代码需要的库叫做 **依赖***dependencies*)。
最简单的 Rust 程序,例如我们刚刚编写的,并没有任何依赖,所以目前我们只使用了 Cargo 负责构建代码的那一部分。随着编写更加复杂的 Rust 程序,你会想要添加依赖,那么如果你使用 Cargo 开始的话,这将会变得简单许多。
最简单的 Rust 程序,例如我们刚刚编写的,并没有任何依赖,所以目前我们只使用了 Cargo 负责构建代码的那一部分。随着编写更加复杂的 Rust 程序,你会想要添加依赖,如果你使用 Cargo 开始的话,这将会变得简单许多。
由于绝大部分 Rust 项目使用 Cargo本书接下来的部分将假设你使用它。如果使用安装章节介绍的官方安装包的话Rust 自带 Cargo。如果通过其他方式安装 Rust 的话,可以在终端输入如下命令检查是否安装了 Cargo

@ -25,26 +25,26 @@ Rust 的核心功能(之一)是**所有权***ownership*)。虽然这个
> 相反对于在编译时未知大小或大小可能变化的数据,可以把他们储存在堆上。堆是缺乏组织的:当向堆放入数据时,我们请求一定大小的空间。操作系统在堆的某处找到一块足够大的空位,把它标记为已使用,并返回给我们一个它位置的指针。这个过程称作**在堆上分配内存***allocating on the heap*并且有时这个过程就简称为“分配”allocating。向栈中放入数据并不被认为是分配。因为指针是已知的固定大小的我们可以将指针储存在栈上不过当需要实际数据时必须访问指针。
>
> 想象一下去餐馆就坐吃饭。当进入时,你说明有几个人,餐馆员工会找到一个够大的空桌子并领你们过去。如果有人来迟了,他们也可以通过询问来找到你们坐在哪。
>
>
> 访问堆上的数据要比访问栈上的数据要慢因为必须通过指针来访问。现代的处理器在内存中跳转越少就越快。继续类比,假设有一台服务器来处理来自多个桌子的订单。它在处理完一个桌子的所有订单后再移动到下一个桌子是最有效率的。从桌子 A 获取一个订单,接着再从桌子 B 获取一个订单,然后再从桌子 A然后再从桌子 B 这样的流程会更加缓慢。出于同样原因,处理器在处理的数据之间彼此较近的时候(比如在栈上)比较远的时候(比如可能在堆上)能更好的工作。在堆上分配大量的空间也可能消耗时间。
>
> 当调用一个函数,传递给函数的值(包括可能指向堆上数据的指针)和函数的局部变量被压入栈中。当函数结束时,这些值被移出栈。
>
>
> 记录何处的代码在使用堆上的什么数据,最小化堆上的冗余数据的数量以及清理堆上不再使用的数据以致不至于耗尽空间,这些所有的问题正是所有权系统要处理的。一旦理解了所有权,你就不需要经常考虑栈和堆了,不过理解如何管理堆内存可以帮助我们理解所有权为何存在以及为什么以这种方式工作。
<!-- PROD: END BOX -->
### 所有权规则
首先,让我们看一下所有权的规则。请记住这些规则因为我们将讲解一些说明这些规则的例子:
首先,让我们看一下所有权的规则。请记住它们,我们将讲解一些它们的例子:
> 1. Rust 中的每一个值都有一个叫做它的**所有者***owner*)的变量
> 2. 同时一次只能有一个所有者
> 3. 当所有者变量离开作用域,这个值将被丢弃。
> 1. 每一个值都被它的**所有者***owner*)变量拥有
> 2. 值在任意时刻只能被一个所有者拥有。
> 3. 当所有者离开作用域,这个值将被丢弃。
### 变量作用域
我们在第二章已经完成过一个 Rust 程序的例子。现在我们已经掌握了基本语法,所以不会在所有的例子中包含`fn main() {`代码了,所以如果你是一路跟过来的,必须手动将之后例子的代码放入一个`main`函数中。为此,例子将显得更加具体,使我们可以关注具体细节而不是样板代码。
我们已经在第二章完成过一个 Rust 程序的例子。现在我们已经掌握了基本语法,所以不会在所有的例子中包含`fn main() {`代码了,所以如果你是一路跟过来的,必须手动将之后例子的代码放入一个`main`函数中。为此,例子将显得更加具体,使我们可以关注具体细节而不是样板代码。
作为所有权的第一个例子,我们看看一些变量的**作用域***scope*)。作用域是一个项(原文:item)在程序中有效的范围。假如有一个这样的变量:

@ -58,7 +58,7 @@ fn calculate_length(s: &String) -> usize { // s is a reference to a String
我们将获取引用作为函数参数称为**借用***borrowing*)。正如现实生活中,如果一个人拥有某样东西,你可以从它哪里借来。当你使用完毕,必须还回去。
那么如果我们尝试修改借用的变量呢?尝试列表 4-9 中的代码。剧透:这行不通!
如果我们尝试修改借用的变量呢?尝试列表 4-9 中的代码。剧透:这行不通!
<span class="filename">Filename: src/main.rs</span>
@ -137,11 +137,11 @@ error[E0499]: cannot borrow `s` as mutable more than once at a time
**数据竞争**是一种特定类型的竞争状态,它可由这三个行为造成:
1. 两个或更多指针同时访问相同的数据。
2. 至少有一个指针被用来写数据
3. 没有被用来同步数据访问的机制。
1. 两个或更多指针同时访问同一数据。
2. 至少有一个指针被写入
3. 没有同步数据访问的机制。
数据竞争会导致未定义行为并且当在运行时尝试追踪时可能会变得难以诊断和修复Rust 阻止了这种情况的发生,因为存在数据竞争的代码根本就不能编译
数据竞争会导致未定义行为,在运行时难以追踪并且难以诊断和修复Rust 避免了这种情况,它拒绝编译存在数据竞争的代码
一如既往,可以使用大括号来创建一个新的作用域来允许拥有多个可变引用,只是不能**同时**拥有:

@ -223,7 +223,7 @@ let s = &hello[0..4];
这里,`s`是一个`&str`,它包含字符串的头四个字节。早些时候,我们提到了这些字母都是两个字节长的,所以这意味着`s`将会是“Зд”。
那么如果获取`&hello[0..1]`会发生什么呢?答是:在运行时会 panic就跟访问 vector 中的无效索引时一样:
如果获取`&hello[0..1]`会发生什么呢?答是:在运行时会 panic就跟访问 vector 中的无效索引时一样:
```text

@ -4,7 +4,7 @@
> <br>
> commit 85b2c9ac704c9dc4bbedb97209d336afb9809dc1
最简单直接的智能指针是 *box*,它的类型是`Box<T>`。 box 允许你将一个单独的值放在堆上(第四章介绍或栈与堆)。列表 15-1 展示了如何使用 box 在堆上储存一个`i32`
最简单直接的智能指针是 *box*,它的类型是`Box<T>`。 box 允许你将一个值放在堆上(第四章介绍过栈与堆)。列表 15-1 展示了如何使用 box 在堆上储存一个`i32`
<span class="filename">Filename: src/main.rs</span>

@ -207,7 +207,7 @@ error: aborting due to 2 previous errors
<span class="filename">Filename: src/main.rs</span>
```rust,ignore
```rust
use std::rc::Rc;
use std::sync::Mutex;
use std::thread;
@ -258,15 +258,15 @@ std::marker::Send` is not satisfied
哇哦,太长不看!说重点:第一个提示表明 `Rc<Mutex<i32>>` 不能安全的在线程间传递。理由也在错误信息中,“不满足 `Send` trait bound”`the trait bound Send is not satisfied`)。下一部分将会讨论 `Send`,它是确保许多用在多线程中的类型,能够适合并发环境的 trait 之一。
不幸的是,`Rc<T>` 并不能安全的在线程间共享。当 `Rc<T>` 管理引用计数时,它必须在每一个 `clone` 调用时增加计数,并在每一个克隆被丢弃时减少计数。`Rc<T>` 并没有使用任何并发原语,来确保改变计数的操作不会被其他线程打断。在计数出错时可能会导致诡异的 bug比如可能会造成内存泄漏或在使用结束之前就丢弃一个值。那么如果有一个正好与 `Rc<T>` 类似,不过以一种线程安全的方式改变引用计数的类型会怎么样呢?
不幸的是,`Rc<T>` 并不能安全的在线程间共享。当 `Rc<T>` 管理引用计数时,它必须在每一个 `clone` 调用时增加计数,并在每一个克隆被丢弃时减少计数。`Rc<T>` 并没有使用任何并发原语,来确保改变计数的操作不会被其他线程打断。在计数出错时可能会导致诡异的 bug比如可能会造成内存泄漏或在使用结束之前就丢弃一个值。如果有一个类型与 `Rc<T>` 相似,又以一种线程安全的方式改变引用计数,会怎么样呢?
#### 原子引用计数 `Arc<T>`
如果你思考过像之前那样的问题的话,你就是正确的。确实有一个类似`Rc<T>`并可以安全的用于并发环境的类型:`Arc<T>`。字母“a”代表**原子性***atomic*),所以这是一个**原子引用计数***atomically reference counted*)类型。原子性是另一类这里还未涉及到的并发原语;请查看标准库中`std::sync::atomic`的文档来获取更多细节。其中的要点就是:原子性类型工作起来类似原始类型,不过可以安全的在线程间共享。
答案是肯定的,确实有一个类似`Rc<T>`并可以安全的用于并发环境的类型:`Arc<T>`。字母“a”代表**原子性***atomic*),所以这是一个**原子引用计数***atomically reference counted*)类型。原子性是另一类这里还未涉及到的并发原语;请查看标准库中`std::sync::atomic`的文档来获取更多细节。其中的要点就是:原子性类型工作起来类似原始类型,不过可以安全的在线程间共享。
为什么不是所有的原始类型都是原子性的呢,然后为什么不是所有标准库中的类型都默认使用`Arc<T>`实现呢?线程安全伴随一些性能惩罚,我们只希望在需要时才为此付出代价。如果只是在单线程中对值进行操作,因为并不需要原子性提供的保证,所以代码可以运行的更快。
为什么不是所有的原始类型都是原子性的为什么不是所有标准库中的类型都默认使用`Arc<T>`实现?线程安全带来性能惩罚,我们希望只在必要时才为此买单。如果只是在单线程中对值进行操作,原子性提供的保证并无必要,代码可以因此运行的更快。
回到之前的例子:`Arc<T>`和`Rc<T>`除了`Arc<T>`内部的原子性之外他们是等价的。其 API 也是一样的,所以可以修改`use`行和`new`调用。列表 16-15 中的代码最终可以编译和运行:
回到之前的例子:`Arc<T>`和`Rc<T>`除了`Arc<T>`内部的原子性之外没有区别。其 API 也相同,所以可以修改`use`行和`new`调用。列表 16-15 中的代码最终可以编译和运行:
<span class="filename">Filename: src/main.rs</span>
@ -311,6 +311,6 @@ Result: 10
回忆一下`Rc<T>`并没有避免所有可能的问题:我们也讨论了当两个`Rc<T>`相互引用时的引用循环的可能性,这可能造成内存泄露。`Mutex<T>`有一个类似的 Rust 同样也不能避免的问题:死锁。**死锁***deadlock*)是一个场景中操作需要锁定两个资源,而两个线程分别拥有一个锁并永远相互等待的问题。如果你对这个主题感兴趣,尝试编写一个带有死锁的 Rust 程序,接着研究任何其他语言中使用互斥器的死锁规避策略并尝试在 Rust 中实现他们。标准库中`Mutex<T>`和`MutexGuard`的 API 文档会提供有用的信息。
Rust 的类型系统和所有权(规则)确保了线程在更新共享值时拥有独占的访问权限,所以线程不会以一种不可预测的方式覆盖彼此的操作。虽然为了使一切正确运行而在编译器上花了一些时间,但是我们节省了未来可能需要重现只在线程以特定顺序执行时才会出现的诡异错误场景的时间
Rust 的类型系统和所有权规则,确保了线程在更新共享值时拥有独占的访问权限,所以线程不会以不可预测的方式覆盖彼此的操作。虽然为了使一切正确运行而在编译器上花了一些时间,但是我们节省了未来的时间,尤其是线程以特定顺序执行才会出现的诡异错误难以重现
接下来,为了丰富本章的内容,让我们讨论一下`Send`和`Sync` trait 以及如何对自定义类型使用他们。

@ -4,7 +4,7 @@
> <br>
> commit 55b294f20fc846a13a9be623bf322d8b364cee77
Rust 的并发模型中一个有趣的方面是:语言本身对并发知道的**很少**。几乎我们之前讨论的所有内容,都是标准库的一部分,而不是语言本身的内容。因为并不需要语言提供任何用于并发上下文中的内容,并发选择也不仅限于标准库或语言所提供的:我们可以编写自己的或使用别人编写的内容
Rust 的并发模型中一个有趣的方面是:语言本身对并发知之**甚少**。我们之前讨论的几乎所有内容,都属于标准库,而不是语言本身的内容。由于不需要语言提供并发相关的基础设施,并发方案不受标准库或语言所限:我们可以编写自己的或使用别人编写的。
我们说“**几乎**所有内容都不属于语言本身”,那么属于语言本身的是什么呢?是两个 trait都位于`std::marker` `Sync`和`Send`。

@ -96,8 +96,8 @@ impl AveragedCollection {
<!-- PROD: END BOX -->
为了支持这种模式Rust 有 **trait 对象***trait objects*),这样我们也可以指明接受任意类型的值,只要这个值实现了一种特定的 trait。
为了支持这种模式Rust 有 **trait 对象***trait objects*),这样就可以使用任意类型的值,只要这个值实现了指定的 trait。
继承最近在很多编程语言的设计方案中失宠了。使用继承来实现代码重用,会共享比实际需要更多的代码。子类不应该总是共享它们的父类的所有特性,但是继承意味着子类得到了它父类所有的数据和行为。这使得程序的设计更加不灵活,并产生了无意义的方法调用或子类,或者由于方法并不适用于子类,但必需从父类继承而造成错误的可能性。另外,一些语言只允许子类继承一个父类,这进一步限制了程序设计的灵活性。
继承最近在很多编程语言的设计方案中失宠了。使用继承来实现代码重用,会共享更多非必需的代码。子类不应该总是共享其父类的所有特性,然而继承意味着子类得到了其父类全部的数据和行为。这使得程序的设计更不灵活,并产生了无意义的方法调用或子类,以及由于方法并不适用于子类,却必需从父类继承而可能造成的错误。另外,某些语言只允许子类继承一个父类,进一步限制了程序设计的灵活性。
因为这些原因Rust 选择了一个另外的途径,使用 trait 对象替代继承。让我们看一下在 Rust 中 trait 对象是如何实现多态的。

@ -4,25 +4,25 @@
> <br>
> commit 67876e3ef5323ce9d394f3ea6b08cb3d173d9ba9
在第八章,我们谈到了 vector 的局限是 vector 只能存储同种类型元素。在列表 8-1 中有一个例子,其中定义了一个有存放整型、浮点型和文本的成员的枚举类型`SpreadsheetCell`,这样就可以在每一个单元格储存不同类型的数据并使得 vector 仍让代表一行单元格。这在那类代码被编译时就知晓需要可交换处理的数据的类型是一个固定集合的情况下是可行的。
在第八章,我们谈到了 vector 只能存储同种类型元素的局限。在列表 8-1 中有一个例子,其中定义了存放包含整型、浮点型和文本型成员的枚举类型`SpreadsheetCell`,这样就可以在每一个单元格储存不同类型的数据,并使得 vector 仍然代表一行单元格。当编译时就知道类型集合全部元素的情况下,这种方案是可行的。
<!-- The code example I want to reference did not have a listing number; it's
the one with SpreadsheetCell. I will go back and add Listing 8-1 next time I
get Chapter 8 for editing. /Carol -->
有时,我们想我们使用的类型集合是可扩展的可以被使用我们的库的程序员扩展。比如很多图形化接口工具有一个条目列表从这个列表迭代和调用draw方法在每个条目上。我们将要创建一个库crate包含称为`rust_gui`的CUI库的结构体。我们的GUI库可以包含一些给开发者使用的类型比如`Button`或者`TextField`。使用`rust_gui`的程序员会创建更多可以在屏幕绘图的类型:一个程序员可能会增加`Image`,另外一个可能会增加`SelectBox`。我们不会在本章节实现一个完善的GUI库但是我们会展示如何把各部分组合在一起
有时,我们需要可扩展的类型集合,能够被库的用户扩展。比如很多图形化接口工具有一个条目列表,迭代该列表并调用每个条目的 draw 方法。我们将创建一个库 crate包含称为 `rust_gui` 的 GUI 库。库中有一些为用户准备的类型,比如 `Button``TextField``rust_gui`的用户还会创建更多,有的用户会增加`Image`,有的用户会增加`SelectBox`然后用它们在屏幕上绘图。我们不会在本章节实现一个完善的GUI库只是展示如何把各部分组合起来
要写一个`rust_gui`库时,我们不知道其他程序员要创建什么类型,所以我们无法定义一个`enum`来包含所有的类型。我们知道的是`rust_gui`需要有能力跟踪所有这些不同类型的大量的值,需要有能力在每个值上调用`draw`方法。我们的GUI库不需要确切地知道当调用`draw`方法时会发生什么,只要值有可用的方法供我们调用就可以
`rust_gui` 库时,我们不知道其他程序员需要什么类型,所以无法定义一个 `enum` 来包含所有的类型。然而 `rust_gui` 需要跟踪所有这些不同类型的值,需要有在每个值上调用 `draw` 方法能力。我们的 GUI 库不需要确切地知道调用 `draw` 方法会发生什么,只需要有可用的方法供我们调用
有继承的语言里,我们可能会定义一个名为`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`继承并继承`draw`方法。它们会各自覆写`draw`方法来自定义行为,但是框架会把所有的类型当作是`Component`的实例,并在它们上调用`draw`。
可以继承的语言里,我们会定义一个名为 `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`继承并拥有`draw`方法。它们各自覆写`draw`方法以自定义行为,但是框架会把所有的类型当作是`Component`的实例,并在其上调用`draw`。
### 定义一个带有自定义行为的Trait
不过在Rust语言中我们可以定义一个名为`Draw`的trait其上有一个名为`draw`的方法。我们定义一个带有*trait对象*的vector绑定了一种指针的trait比如`&`引用或者一个`Box<T>`智能指针。
不过在Rust语言中我们可以定义一个 `Draw` trait包含名为 `draw` 的方法。我们定义一个由*trait对象*组成的vector绑定了某种指针的trait比如`&`引用或者一个`Box<T>`智能指针。
我们提到,我们不会称结构体和枚举为对象,这是为了区分于其他语言的结构体和枚举对象。结构体或者枚举成员中的数据和`impl`块中的行为是分开的,而其他语言则是数据和行为被组合到一个被称作对象的概念里。Trait对象更像其他语言的对象之所以这样说是因为他们把由其指针所指向的具体对象作为数据把在trait中定义的方法作为行为组合在了一起。但是trait对象和其他语言是不同的因为我们不能向一个trait对象增加数据。trait对象不像其他语言那样有用它们的目的是允许从公有行为上抽象。
之前提到,我们不会称结构体和枚举为对象,以区分其他语言的结构体和枚举对象。结构体或者枚举成员中的数据和`impl`块中的行为是分开的,而其他语言则是数据和行为被组合到一个对象里。Trait 对象更像其他语言的对象因为他们将其指针指向的具体对象作为数据将在trait 中定义的方法作为行为组合在了一起。但是trait 对象和其他语言是不同的,我们不能向一个 trait 对象增加数据。trait 对象不像其他语言那样有用:它们的目的是允许从公有行为上抽象。
trait定义了在给定情况下我们所需要的行为。在我们需要使用一个实体类型或者一个通用类型的地方我们可以把trait当作trait对象使用。Rust的类型系统会保证我们为trait对象带入的任何值会实现trait的方法。我们不需要在编译阶段知道所有可能的类型我们可以把所有的实例统一对待。Listing 17-03展示了如何定义一个名为`Draw`的带有`draw`方法的trait。
trait 对象定义了给定情况下应有的行为。当需要具有某种特性的不确定具体类型时,我们可以把 trait 对象当作 trait 使用。Rust 的类型系统会保证我们为 trait 对象带入的任何值会实现 trait 的方法。我们不需要在编译阶段知道所有可能的类型,却可以把所有的实例统一对待。Listing 17-03展示了如何定义一个名为`Draw`的带有`draw`方法的trait。
<span class="filename">Filename: src/lib.rs</span>
@ -36,7 +36,7 @@ pub trait Draw {
<!-- NEXT PARAGRAPH WRAPPED WEIRD INTENTIONALLY SEE #199 -->
因为我们已经在第10章讨论过如何定义trait你可能比较熟悉。下面是新的定义Listing 17-4有一个名为`Screen`的结构体,里面有一个名为`components`的vector`components`的类型是Box<Draw>。`Box<Draw>`是一个trait对象它是`Box`内部任意一个实现了`Draw`trait的类型的替身。
因为我们已经在第10章讨论过如何定义 trait你可能比较熟悉。下面是新的定义Listing 17-4有一个名为 `Screen` 的结构体,里面有一个名为 `components` vector`components` 的类型是Box<Draw>。`Box<Draw>` 是一个 trait 对象:它是 `Box` 内部任意一个实现了 `Draw` trait 的类型的替身。
<span class="filename">Filename: src/lib.rs</span>
@ -50,11 +50,11 @@ pub struct Screen {
}
```
<span class="caption">Listing 17-4: 定义一个`Screen`结构体,带有一个含有实现了`Draw`trait的`components` vector成员
<span class="caption">Listing 17-4: 定义一个 `Screen` 结构体,带有一个含有实现了 `Draw` trait `components` vector 成员
</span>
在`Screen`结构体上,我们将要定义一个`run`方法,该方法会在它的`components`上调用`draw`方法如Listing 17-5所示
`Screen` 结构体上,我们将要定义一个 `run` 方法,该方法会在它的 `components` 上调用 `draw` 方法如Listing 17-5所示
<span class="filename">Filename: src/lib.rs</span>
@ -76,10 +76,10 @@ impl Screen {
}
```
<span class="caption">Listing 17-5:在`Screen`上实现一个`run`方法,该方法在每个组件上调用`draw`方法
<span class="caption">Listing 17-5:在 `Screen` 上实现一个 `run` 方法,该方法在每个组件上调用 `draw` 方法
</span>
不同于定义一个使用带有trait限定的泛型参数的结构体。泛型参数一次只能被一个实体类型替代而trait对象可以在运行时允许多种实体类型填充trait对象。比如我们已经定义了`Screen`结构体使用泛型和一个trait限定如Listing 17-6所示
与带 trait 约束的泛型结构体不同(trait 约束泛型参数)。泛型参数一次只能被一个具体类型替代,而 trait 对象可以在运行时允许多种具体类型填充 trait 对象。比如,我们已经定义了 `Screen` 结构体使用泛型和一个 trait 约束如Listing 17-6所示
<span class="filename">Filename: src/lib.rs</span>
@ -102,16 +102,16 @@ impl<T> Screen<T>
}
```
<span class="caption">Listing 17-6: 一种`Screen`结构体的替代实现,它的`run`方法使用通用类型和trait绑定
<span class="caption">Listing 17-6: 一种 `Screen` 结构体的替代实现,它的 `run` 方法使用通用类型和 trait 绑定
</span>
这个例子只能使我们的`Screen`实例的所有组件类型全是`Button`,或者全是`TextField`。如果你的组件集合是单一类型的那么可以优先使用泛型和trait限定这是因为其使用的具体类型在编译阶段可以被定意为是单一的。
而如果使用内部有`Vec<Box<Draw>>` trait对象的列表的`Screen`结构体,`Screen`实例可以同时包含`Box<Button>`和`Box<TextField>`的`Vec`。我们看它是怎么工作的,然后讨论运行时性能的实现。
这个例子中,`Screen` 实例所有组件类型必需全是 `Button`,或者全是 `TextField`。如果你的组件集合是单一类型的,那么可以优先使用泛型和 trait 约束,因为其使用的具体类型在编译阶段即可确定。
`Screen` 结构体内部的 `Vec<Box<Draw>>` trait 对象列表,则可以同时包含 `Box<Button>``Box<TextField>`。我们看它是怎么工作的,然后讨论运行时性能。
### 来自我们或者库使用者的实现
现在,我们增加一些实现了`Draw`trait的类型。我们会再次提供`Button`实际上实现一个GUI库超出了本书的范围所以`draw`方法的内部不会有任何有用的实现。为了想象一下实现可能的样子,`Button`结构体可能有 `width`、`height`和`label`字段如Listing 17-7所示
现在,我们增加一些实现了 `Draw` trait 的类型,再次提供 `Button`。实现一个 GUI 库实际上超出了本书的范围,因此 `draw` 方法留空。为了想象实现可能的样子,`Button` 结构体有 `width`、`height` 和 `label`字段如Listing 17-7所示
<span class="filename">Filename: src/lib.rs</span>
@ -135,14 +135,14 @@ impl Draw for Button {
<span class="caption">Listing 17-7: 实现了`Draw` trait的`Button` 结构体</span>
在`Button`上的 `width`、`height`和`label`会和其他组件不同,比如`TextField`可能有`width`、`height`,
`label``placeholder`字段。每个我们可以在屏幕上绘制的类型会实现`Draw`trait在`draw`方法中使用不同的代码,定义了如何绘制`Button`GUI代码的具体实现超出了本章节的范围。除了`Draw` trait`Button`可能也有另一个`impl`块,包含了当按钮被点击的时候的响应方法。这类方法不适用于`TextField`这样的类型。
`Button` 上的 `width`、`height` `label` 会和其他组件不同,比如 `TextField` 可能有 `width`、`height`,
`label` 以及 `placeholder` 字段。每个我们可以在屏幕上绘制的类型会实现 `Draw` trait `draw` 方法中使用不同的代码,定义了如何绘制 `Button`。除了 `Draw` trait`Button` 也可能有一个 `impl` 块,包含按钮被点击时的响应方法。这类方法不适用于 `TextField` 这样的类型。
假定使用了我们的库的程序员决定实现一个包含`width`、`height`和`options`的`SelectBox`结构体。同时也在`SelectBox`类型上实现了`Draw`trait如 Listing 17-8所示
假定我们的库的用户相要实现一个包含 `width`、`height` 和 `options``SelectBox` 结构体。同时也在 `SelectBox` 类型上实现了 `Draw` trait如 Listing 17-8所示
<span class="filename">Filename: src/main.rs</span>
```rust,ignore
```rust
extern crate rust_gui;
use rust_gui::Draw;
@ -159,14 +159,14 @@ impl Draw for SelectBox {
}
```
<span class="caption">Listing 17-8: 另外一个crate中在`SelectBox`结构体上使用`rust_gui`和实现了`Draw` trait
<span class="caption">Listing 17-8: 另外一个 crate 中,在 `SelectBox` 结构体上使用 `rust_gui` 和实现了`Draw` trait
</span>
我们的库的使用者现在可以写他们的`main`函数来创建一个`Screen`实例,然后通过把自身放入`Box<T>`变成trait对象向screen增加`SelectBox` 和`Button`。他们可以在这个`Screen`实例上调用`run`方法,这又会调用每个组件的`draw`方法。 Listing 17-9展示了实现:
库的用户现在可以在他们的 `main` 函数中创建一个 `Screen` 实例,然后把自身放入 `Box<T>` 变成 trait 对象,向 screen 增加 `SelectBox``Button`。他们可以在这个 `Screen` 实例上调用 `run` 方法,这又会调用每个组件的 `draw` 方法。 Listing 17-9 展示了实现:
<span class="filename">Filename: src/main.rs</span>
```rust,ignore
```rust
use rust_gui::{Screen, Button};
fn main() {
@ -193,20 +193,20 @@ fn main() {
}
```
<span class="caption">Listing 17-9: 使用trait对象来存储实现了相同trait的不同类型
<span class="caption">Listing 17-9: 使用 trait 对象来存储实现了相同 trait 的不同类型
</span>
虽然我们不知道有人会在哪一天增加这个`SelectBox`类型,但是我们的`Screen` 能够操作`SelectBox`并绘制它,因为`SelectBox`实现了`Draw`类型,这意味着它实现了`draw`方法。
虽然我们不知道哪一天会有人增加 `SelectBox` 类型,但是我们的 `Screen` 能够操作 `SelectBox` 并绘制它,因为 `SelectBox` 实现了 `Draw` 类型,这意味着它实现了 `draw` 方法。
只关心值响应的消息,而不关心值的具体类型,这类似于动态类型语言中的*duck typing*:如果它像鸭子一样走路,像鸭子一样叫,那么它肯定是只鸭子在Listing 17-5 `Screen`的`run`方法实现中,`run`不需要知道每个组件的具体类型。它也不检查一个组件是`Button`或者`SelectBox`的实例,只是调用组件的`draw`方法即可。通过指定`Box<Draw>`作为`components`列表中的值类型,我们限定了 `Screen` 需要这些实现了`draw`方法的值。
只关心值的响应,而不关心其具体类型,这类似于动态类型语言中的 *duck typing*:如果它像鸭子一样走路,像鸭子一样叫,那么它就是只鸭子!在 Listing 17-5 `Screen``run` 方法实现中,`run` 不需要知道每个组件的具体类型。它也不检查组件是 `Button` 还是 `SelectBox` 的实例,只管调用组件的 `draw` 方法。通过指定 `Box<Draw>` 作为 `components` 列表中元素的类型,我们约束了 `Screen` 需要这些实现了 `draw` 方法的值。
使用trait对象和支持duck typing的Rust类型系统的好处是我们永远不需要在运行时检查一个值是否实现了一个特殊方法或者担心因为调用了一个值没有实现的方法而遇到错误。如果值没有实现trait对象需要的trait方法Rust不会编译我们的代码
Rust 类型系统使用 trait 对象来支持 duck typing 的好处是,我们无需在运行时检查一个值是否实现了特定方法,或是担心调用了一个值没有实现的方法。如果值没有实现 trait 对象需要的 trait方法Rust 不会编译
比如Listing 17-10展示了当我们创建一个使用`String`做为其组件的`Screen`时发生的情况:
比如Listing 17-10 展示了当我们创建一个使用 `String` 做为其组件的 `Screen` 时发生的情况:
<span class="filename">Filename: src/main.rs</span>
```rust,ignore
```rust
extern crate rust_gui;
use rust_gui::Draw;
@ -221,11 +221,11 @@ fn main() {
}
```
<span class="caption">Listing 17-10: 尝试使用一种没有实现trait对象的trait的类型
<span class="caption">Listing 17-10: 尝试使用一种没有实现 trait 对象的类型
</span>
我们会遇到这个错误,因为`String`没有实现 `Draw`trait
我们会遇到这个错误,因为 `String` 没有实现 `Draw` trait
```text
error[E0277]: the trait bound `std::string::String: Draw` is not satisfied
@ -238,13 +238,13 @@ error[E0277]: the trait bound `std::string::String: Draw` is not satisfied
= note: required for the cast to the object type `Draw`
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这个报错让我们知道,要么我们传入了本来不想传给`Screen`的东西,而实际我们应该传入一个不同的类型,或者是我们应该在`String`上实现`Draw`,这样,`Screen`才能调用它的`draw`方法。
这个错误告诉我们,要么传入 `Screen` 需要的类型,要么在 `String` 上实现 `Draw`,以便 `Screen` 调用它的 `draw` 方法。
### Trait对象执行动态分发
### Trait 对象执行动态分发
回忆一下第10章我们讨论过当我们在泛型上使用trait限定时编译器执行单类型的处理过程在我们需要使用范型参数的地方编译器为每个实体类型产生了非泛型的函数实现和方法。这个单类型的处理过程产生的代码实际做的就是 *static dispatch*:当方法被调用时,因为方法的代码在编译阶段就已经决定了,所以寻找那段代码是非常快速的
回忆一下第10章我们讨论过的,当我们在泛型上使用 trait 约束时,编译器按单态类型处理:在需要使用范型参数的地方,编译器为每个具体类型生成非泛型的函数和方法实现。单态类型处理产生的代码实际就是做 *static dispatch*:方法的代码在编译阶段就已经决定了,当调用时,寻找那段代码非常快速
当我们使用trait对象编译器不能执行单类型的处理过程因为我们不知道代码使用的所有可能类型。另一方面当方法被调用的时候Rust跟踪可能被使用的代码然后在运行时找出该方法被调用时应该被使用那些代码。这也是我们熟知的*dynamic dispatch*,当查找发生时会产生运行时资源消耗。动态分发也会阻止编译器选择生成内联函数的代码,从而失去了一些优化。虽然我们写代码时得到了额外的灵活性,不过,这仍然是一个需要考虑的取舍问题
当我们使用 trait 对象,编译器不能按单态类型处理,因为无法知道使用代码的所有可能类型。而是调用方法的时候Rust 跟踪可能被使用的代码,在运行时找出调用该方法时应使用的代码。这也是我们熟知的 *dynamic dispatch*,查找过程会产生运行时开销。动态分发也会阻止编译器内联函数,失去一些优化途径。尽管获得了额外的灵活性,但仍然需要权衡取舍
### Trait 对象需要对象安全

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