聊聊 rust trait
學 Rust 的一定離不開 trait, 告訴編譯器某些類型擁有的，且能夠被其他類型共享的功能，官方的定義叫做 Defining Shared Behavior 共享行爲。同時還可以對泛型參數進行約束，將其指定爲某些特定行爲的類型。讀過 你真的瞭解泛型嘛 朋友肯定知道，rust 的 trait 和 go interface 非常像，但是遠比後者強大
Rust Ownership 三原則 開篇講到對像在離開作用域時，會調用 drop 方法析構，這就是一個 drop trait
trait 簡介
定義
Summary 官方示例特徵
pub trait Summary {
fn summarize(&self) -> String;
}pub 關鍵字表示能被其它模塊調用，如果是私有的可以省略。Summary trait 擁有一個函數 summarize, 只需要描述函數簽名即可，不需要寫上函數體
type Endpoint interface {
// SetClient sets the http.Client to use.
SetClient(client *http.Client)
}可以看到和 go interface 的定義很像，只不過 go 的 self 是隱式傳遞的，而 rust 需要顯示傳遞，並且只能是 &self 引用。爲什麼一定要用引用呢？這是就鏽兒們吐糟和難以理解的點：如果傳入 self 那麼函數就會擁有變量所有權，離開函數後就會被析構 drop 掉
實現
官網以 NewsArticle 和 Twitter 爲例子，展示如何實現 Summary trait
pub struct NewsArticle {
pub headline: String,
pub location: String,
pub author: String,
pub content: String,
}
impl Summary for NewsArticle {
fn summarize(&self) -> String {
format!("{}, by {} ({})", self.headline, self.author, self.location)
}
}
pub struct Tweet {
pub username: String,
pub content: String,
pub reply: bool,
pub retweet: bool,
}
impl Summary for Tweet {
fn summarize(&self) -> String {
format!("{}: {}", self.username, self.content)
}
}impl 關鍵字，後面是要實現的 trait 名稱，for 後面是結構體名
fn main() {
let tweet = Tweet {
username: String::from("horse_ebooks"),
content: String::from(
"of course, as you probably already know, people",
),
reply: false,
retweet: false,
};
println!("1 new tweet: {}", tweet.summarize());
}調用的話也比較簡單，初始化 tweet 對像後，調用相應的方法 summarize 即可。這裏可以看到和 go interface 有些區別，go 不需要顯示的指定實現了某些接口，而 rust 要顯示聲明
做爲入參
type HandlerFunc func(ResponseWriter, *Request)
// ServeHTTP calls f(w, r).
func (f HandlerFunc) ServeHTTP(w ResponseWriter, r *Request) {
f(w, r)
}上面是 go net/http 的 ServeHTTP 函數，入參 ResponseWriter 就是一個接口。其實 rust 也常這麼用
pub fn notify(item: &impl Summary) {
println!("Breaking news! {}", item.summarize());
}這裏傳入參數 item 類型是 impl Summary 的引用，如果不傳引用，所有權又被轉移到 notify 函數里
做爲出參
fn returns_summarizable() -> impl Summary {
Tweet {
username: String::from("horse_ebooks"),
content: String::from(
"of course, as you probably already know, people",
),
reply: false,
retweet: false,
}
}同樣，返回值時，指定類型是 impl Summary, 與 go 不一樣的是，函數體內不允許返回不同類型，儘管他們都實現了 Summary
fn returns_summarizable(switch: bool) -> impl Summary {
if switch {
NewsArticle {
......
}
} else {
Tweet {
.....
}
}
}比如這種 if-else 編譯會報錯
| |_|_________^ expected struct `NewsArticle`, found struct `Tweet`
53 | | }
| |_____- `if` and `else` have incompatible types
|
help: you could change the return type to be a boxed trait object
|
31 | fn returns_summarizable(switch: bool) -> Box<dyn Summary> {
| ^^^^^^^ ^
help: if you change the return type to expect trait objects, box the returned expressionsrust 編譯器很智能，提示我們要用 Box<dyn Summary>, 那麼最終的實現如下
fn returns_summarizable(switch: bool) -> Box<dyn Summary> {
if switch {
let na = NewsArticle {
......
};
Box::new(na)
} else {
let t = Tweet {
......
};
Box::new(t)
}
}trait 與泛型
fn largest<T: PartialOrd + Copy>(list: &[T]) -> T {
let mut largest = list[0];
for &item in list {
if item > largest {
largest = item;
}
}
largest
}
fn main() {
let number_list = vec![34, 50, 25, 100, 65];
let result = largest(&number_list);
println!("The largest number is {}", result);
let char_list = vec!['y', 'm', 'a', 'q'];
let result = largest(&char_list);
println!("The largest char is {}", result);
}官網給了例子 largest 泛型函數，傳入類型 T, 約束是類型必須實現 PartialOrd 與 Copy 特徵，用於比較運算和 copy 實現
fn largest<T>(list: &[T]) -> T
where T: PartialOrd + Copy爲了簡潔，可以使用 where 關鍵詞。那麼問題來了什麼時候使用泛型，什麼時候使用 trait 呢？
fn largest<T>(left: T, right: T) -> T這是泛型函數，由於單態化，傳參 left, right 類型都是 T 然後返回 T 類型，要求類型必須一樣。不可能傳入 i32 返回 i8. 除非泛型簽名是 (left: T, right: U)
pub trait Draw {
fn draw(&self);
}
pub struct Screen {
pub components: Vec<Box<dyn Draw>>,
}
impl Screen {
pub fn run(&self) {
for component in self.components.iter() {
component.draw();
}
}
}例子模擬了 GUI 的屏幕實現，只要實現了 Draw 特徵的組件就可以，可以渲染方形，渲染圓形，也可以是三角形
高級特性
默認實現方法
pub trait Summary {
fn summarize(&self) -> String {
String::from("(Read more...)")
}
}與 go 不同，rust trait 可以擁有默認實現，這樣結構體 impl 時無需實現該方法
pub trait Summary {
fn summarize_author(&self) -> String;
fn summarize(&self) -> String {
format!("(Read more from {}...)", self.summarize_author())
}
}
pub struct Tweet {
pub username: String,
pub content: String,
pub reply: bool,
pub retweet: bool,
}
impl Summary for Tweet {
fn summarize_author(&self) -> String {
format!("@{}", self.username)
}
}同時，Summary 的默認實現方法，也可以調用其它 trait 方法。如上例所示，Tweet 只需實現 summarize_author 即可
有條件的實現方法
參考 Using Trait Bounds to Conditionally Implement Methods 章節
struct Pair<T> {
x: T,
y: T,
}
impl<T> Pair<T> {
fn new(x: T, y: T) -> Self {
Self { x, y }
}
}泛型結構體 Pair 擁有兩個字段，x, y 類型都是 T. 我們可以針對部份類型實現某些方法，這在 rust 裏大量應用 (rust 讓人難懂的就是柔和了泛型，生命週期與所有權)
impl<T: Display + PartialOrd> Pair<T> {
fn cmp_display(&self) {
if self.x >= self.y {
println!("The largest member is x = {}", self.x);
} else {
println!("The largest member is y = {}", self.y);
}
}
}此時只有實現了 Display 和 PartialOrd 的類型，才能調用 cmd_display 方法
blanket implementations
我們同樣可以爲實現了某個 trait 的類型有條件的實現另外一個 trait, rust 標準庫裏也大量應用這個方法。對於滿足 trait 約束的所有類型實現 trait 也被稱作 blanket implementations, 有的翻譯成覆蓋實現，有的叫一籃子實現
impl<T: Display> ToString for T {
// --snip--
}比如標準庫裏，給所有實現了 Display 的類型，都實現了 ToString trait
let s = 3.to_string();然後就可以直接用 to_string 將整型轉成字符串
繼承
trait 同樣是可以繼承的
trait Vehicle {
fn get_price(&self) -> u64;
}
trait Car: Vehicle {
fn model(&self) -> String;
}trait Car 實現依賴於 Vehicle, 也就是說，任何想實現 Car 的必須也同時要實現 Vehicle. 可以參考 Fn, FnOnce, FnMut 傻傻分不清
Marker trait
Rust 裏有大量的 Marker trait, 不包含任何方法，被稱爲標記特徵，用於告訴編譯器這些類型實現了某些特徵，得到編譯期的某些保證。比如 Sync, Send, Copy 特徵
-
Send 表示數據能安全地被 move 到另一個線程
-
Sync 表示數據能在多個線程中被同時安全地訪問
還有需要用到的 Sized, ?Sized 等等
泛型 trait
pub trait From<T> {
fn from(T) -> Self;
}該例子來自 From<T> 與 Into<T> 特徵，允許從某種類型，轉換爲類型 T，反之同樣
Associated Types
參考官網 Associated Types, 上面提到了泛型特徵，但是實際應用中不夠方便，關聯類型是更好的選擇
trait 實現者需要根據自己特定場景來爲聯聯類型指定具體的類型，通過這一技術，我們可以定義出包含某些類型的 trait, 需無須在實現前確定它們的具體類型。來看一個例子
pub trait Iterator {
type Item;
fn next(&mut self) -> Option<Self::Item>;
}Item 是佔位符，next 函數表明它返回類型是 Option<Self::Item>, 實現者只需要爲 Item 指定具體的類型
struct Counter {
count: u32,
}
impl Counter {
fn new() -> Counter {
Counter { count: 0 }
}
}
impl Iterator for Counter {
type Item = u32;
fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
// --snip--
if self.count < 5 {
self.count += 1;
Some(self.count)
} else {
None
}
}
}看起來並沒有什麼特殊之處，如果我們用上面提到的泛型 trait 定義會什麼樣呢？
pub trait Iterator<T> {
fn next(&mut self) -> Option<T>;
}這是一個泛型 trait, 我需要爲 Counter 指定 u32 的實現。對於其它的迭代器，需要指定 String 實現，等等。每次使用時，也要標註類型，非常麻煩，如果用關聯類型，只需要指定一次
pub trait Add<Rhs = Self> {
/// The resulting type after applying the `+` operator.
type Output;
fn add(self, rhs: Rhs) -> Self::Output;
}
struct Complex<T> {
real: T,
imag: T,
}
impl<T> Add for Complex<T>
where T: Add<Output=T> // or, `where T: Add<T, Output=T>`
{
type Output = Complex<T>;
fn add(self, rhs: Self) -> Self::Output {
Complex {
real: self.real + rhs.real,
imag: self.imag + rhs.imag,
}
}
}這是運符符重載的例子，網上引用的比較多，大家可以仔細看下實現
小結
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