今天来聊Rust中两个重要的概念:泛型和trait。很多编程语言都支持泛型,Rust也不例外,相信大家对泛型也都比较熟悉,它可以表示任意一种数据类型。trait同样不是Rust所特有的特性,它借鉴于Haskell中的Typeclass。简单来讲,Rust中的trait就是对类型行为的抽象,你可以把它理解为Java中的接口。

泛型

在前面的文章中,我们其实已经提及了一些泛型类型。例如Option、Vec和Result<T, E>。泛型可以在函数、数据结构、Enum和方法中进行定义。在Rust中,我们习惯使用T作为通用的类型名称,当然也可以是其他名称,只不过习惯上优先使用T(Type)来表示。它可以帮我们消除一些重复代码,例如实现逻辑相同但参数类型不同的两个函数,我们就可以通过泛型技术将其进行合并。下面我们分别演示泛型的几种定义。

在函数中定义

泛型在函数的定义中,可以是参数,也可以是返回值。前提是必须要在函数名的后面加上。

fn largest<T>(list: &[T]) -> T {

在数据结构中定义

如果数据结构中某个字段可以接收任意数据类型,那么我们可以把这个字段的类型定义为T,同样的,为了让编译器认识这个T,我们需要在结构体名称后边标识一下。

struct Point<T> {
x: T,
y: T,
}

上面的例子中,x和y都是可以接受任意类型,但是,它们两个的类型必须相同,如果传入的类型不同,编译器仍然会报错。那如果想要让x和y能够接受不同的类型应该怎么办呢?其实也很简单,我们定义两种不同的泛型就好了。

struct Point<T, U> {
x: T,
y: U,
}

在Enum中定义

在Enum中定义泛型我们已经接触过比较多了,最常见的例子就是Option和Result<T, E>。其定义方法也和在数据结构中的定义方法类似

enum Result<T, E> {
Ok(T),
Err(E),
}

在方法中定义

我们在实现定义了泛型的数据结构或Enum时,方法中也可以定义泛型。例如我们对刚刚定义的Point进行实现。

impl<T> Point<T> {
fn x(&self) -> &T {
&self.x
}
}

可以看到,我们的方法返回值的类型是T的引用,为了让编译器识别T,我们必须要在impl后面加上<T>

另外,我们在对结构体进行实现时,也可以实现指定的类型,这样就不需要在impl后面加标识了。

impl Point<f32> {
fn distance_from_origin(&self) -> f32 {
(self.x.powi(2) + self.y.powi(2)).sqrt()
}
}

了解了泛型的几种定义之后,你有没有想过一个问题:Rust中使用泛型会对程序运行时的性能造成不良影响吗?答案是不会,因为Rust对于泛型的处理都是在编译阶段进行的,对于我们定义的泛型,Rust编译器会对其进行单一化处理,也就是说,我们定义一个具有泛型的函数(或者其他什么的),Rust会根据需要将其编译为具有具体类型的函数。

let integer = Some(5);
let float = Some(5.0);

例如我们的代码使用了这两种类型的Option,那么Rust编译器就会在编译阶段生成两个指定具体类型的Option。

enum Option_i32 {
Some(i32),
None,
} enum Option_f64 {
Some(f64),
None,
}

这样我们在运行阶段直接使用对应的Option就可以了,而不需要再进行额外复杂的操作。所以,如果我们泛型定义并使用的范围很大,也不会对运行时性能造成影响,受影响的只有编译后程序包的大小。

Trait

Trait可以说是Rust的灵魂,Rust中所有的抽象都是依靠Trait来实现的。

我们先来看看如何定义一个Trait。

pub trait Summary {
fn summarize(&self) -> String;
}

定义trait使用了关键字trait,后面跟着trait的名称。其内容是trait的「行为」,也就是一个个函数。但是这里的函数没有实现,而是直接以;结尾。不过这这并不是必须的,Rust也支持下面这种写法:

pub trait Summary {
fn summarize(&self) -> String {
String::from("(Read more...)")
}
}

对于这样的写法,它表示summarize函数的默认实现。

Trait的实现

上面是一种默认实现,接下来我们介绍一下在Rust中,对一个Trait的常规实现。Trait的实现是需要针对结构体的,即我们要写明是哪个结构体的哪种行为。

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)
}
}

上述代码中,我们分别定义了结构体NewArticle和Tweet,然后为它们实现了trait,定义了summarize函数对应的逻辑。

作为参数的Trait

此外,trait还可以作为函数的参数,也就是需要传入一个实现了对应trait的结构体的实例。

pub fn notify(item: impl Summary) {
println!("Breaking news! {}", item.summarize());
}

作参数时,我们需要使用impl关键字来定义参数类型。

Rust还提供了另一种语法糖来,即Trait限定,我们可以使用泛型约束的语法来限定Trait参数。

pub fn notify<T: Summary>(item: T) {
println!("Breaking news! {}", item.summarize());
}

如上述代码,我们可以通过Trait来限定泛型T的范围。这样的语法糖可以在多个参数的函数中帮助我们简化代码。下面两行代码就有比较明显的对比

pub fn notify(item1: impl Summary, item2: impl Summary) {

pub fn notify<T: Summary>(item1: T, item2: T) {

如果某个参数有多个trait限定,就可以使用+来表示

pub fn notify<T: Summary + Display>(item: T) {

如果我们有更多的参数,并且有每个参数都有多个trait限定,及时我们使用了上面这种语法糖,代码仍然有些繁杂,会降低可读性。所以Rust又为我们提供了where关键字。

fn some_function<T, U>(t: T, u: U) -> i32
where T: Display + Clone,
U: Clone + Debug
{

它帮助我们在函数定义的最后写一个trait限定列表,这样可以使代码的可读性更高。

Trait作为返回值

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,
}
}

Trait作为返回值类型,和作为参数类似,只需要在定义返回类型时使用 impl Trait

总结

本文我们简单介绍了泛型和Trait,包括它们的定义和使用方法。泛型主要是针对数据类型的一种抽象,而Trait则是对数据类型行为的一种抽象,Rust中并没有严格意义上的继承,多是用组合的形式。这也体现了「多组合,少继承」的设计思想。

最后留个预告,这个坑还没完,我们下次继续往深处挖。

Rust入坑指南:海纳百川的更多相关文章

  1. Rust入坑指南:核心概念

    如果说前面的坑我们一直在用小铲子挖的话,那么今天的坑就是用挖掘机挖的. 今天要介绍的是Rust的一个核心概念:Ownership.全文将分为什么是Ownership以及Ownership的传递类型两部 ...

  2. Rust入坑指南:鳞次栉比

    很久没有挖Rust的坑啦,今天来挖一些排列整齐的坑.没错,就是要介绍一些集合类型的数据类型."鳞次栉比"这个标题是不是显得很有文化? 在Rust入坑指南:常规套路一文中我们已经介绍 ...

  3. Rust入坑指南:亡羊补牢

    如果你已经开始学习Rust,相信你已经体会过Rust编译器的强大.它可以帮助你避免程序中的大部分错误,但是编译器也不是万能的,如果程序写的不恰当,还是会发生错误,让程序崩溃.所以今天我们就来聊一聊Ru ...

  4. Rust入坑指南:朝生暮死

    今天想和大家一起把我们之前挖的坑再刨深一些.在Java中,一个对象能存活多久全靠JVM来决定,程序员并不需要去关心对象的生命周期,但是在Rust中就大不相同,一个对象从生到死我们都需要掌握的很清楚. ...

  5. Rust入坑指南:齐头并进(上)

    我们知道,如今CPU的计算能力已经非常强大,其速度比内存要高出许多个数量级.为了充分利用CPU资源,多数编程语言都提供了并发编程的能力,Rust也不例外. 聊到并发,就离不开多进程和多线程这两个概念. ...

  6. Rust入坑指南:常规套路

    搭建好了开发环境之后,就算是正式跳进Rust的坑了,今天我就要开始继续向下挖了. 由于我们初来乍到 ,对Rust还不熟悉,所以我决定先走一遍常规套路. 变不变的变量 学习一门语言第一个要了解的当然就是 ...

  7. Rust入坑指南:坑主驾到

    欢迎大家和我一起入坑Rust,以后我就是坑主,我主要负责在前面挖坑,各位可以在上面看,有手痒的也可以和我一起挖.这个坑到底有多深?我也不知道,我是抱着有多深就挖多深的心态来的,下面我先跳了,各位请随意 ...

  8. Rust入坑指南:千人千构

    坑越来越深了,在坑里的同学让我看到你们的双手! 前面我们聊过了Rust最基本的几种数据类型.不知道你还记不记得,如果不记得可以先复习一下.上一个坑挖好以后,有同学私信我说坑太深了,下来的时候差点崴了脚 ...

  9. Rust入坑指南:有条不紊

    随着我们的坑越来越多,越来越大,我们必须要对各种坑进行管理了.Rust为我们提供了一套坑务管理系统,方便大家有条不紊的寻找.管理.填埋自己的各种坑. Rust提供给我们一些管理代码的特性: Packa ...

随机推荐

  1. JS正则验证两位小数,验证数字最简单正则表达式大全

    <h3>输入完按回车后即可验证!</h3> 正整数: <input type="text" size="20" onkeydown ...

  2. [转]ASP.NET WebApi OWIN 实现 OAuth 2.0

    OAuth(开放授权)是一个开放标准,允许用户让第三方应用访问该用户在某一网站上存储的私密的资源(如照片,视频,联系人列表),而无需将用户名和密码提供给第三方应用. OAuth 允许用户提供一个令牌, ...

  3. python基础七之集合

    集合:可变的数据类型,他里面的元素必须是不可变的数据类型,无序,不重复. 增加 set1 = {'zxc', 'zxf'} set1.add('zxv') # 无序添加 set1.update('zx ...

  4. 同一个页面 andriod和ios设备上的按钮颜色不一致

    andriod系统显示蓝色的按钮,正常:ios设备显示灰色的按钮,不正常. style属性添加-webkit-appearance: none;

  5. UPC 2019年第二阶段我要变强个人训练赛第十六场

    传送门: [1]:UPC比赛场 [2]:UPC补题场 F.gu集合(数论) •题目描述 题目描述: Dew有一个长为n的集合S. 有一天,他想选k个不同的元素出来做游戏. 但是Dew只有两只手,所以他 ...

  6. Spring 面试题汇总

    1.什么是SpringSpring是一个轻量级IoC和AOP容器框架,是为Java应用程序提供基础性服务的一套框架,目的是简化企业应用程序的开发,它使得开发者只需关注业务需求. 2.Spring的优点 ...

  7. 递归&时间模块&os模块

    递归 递归调用 一个函数,调用了自身,称为递归调用 递归函数:一个会调用自身的函数称为递归函数 凡是循环能干的事,递归都能干 方式: 写出临界条件 找这一次和上一次的关系 假设当前函数已经能用,调用自 ...

  8. 【31.93%】【codeforces 670E】Correct Bracket Sequence Editor

    time limit per test2 seconds memory limit per test256 megabytes inputstandard input outputstandard o ...

  9. MySQL性能优化:MySQL中的隐式转换造成的索引失效

    数据库优化是一个任重而道远的任务,想要做优化必须深入理解数据库的各种特性.在开发过程中我们经常会遇到一些原因很简单但造成的后果却很严重的疑难杂症,这类问题往往还不容易定位,排查费时费力最后发现是一个很 ...

  10. 关于java继承的哪些事

    引言 本文结合一个例子来说明继承实现的基本原理. 基类Base代码如下所示: public class Base { public static int s; private int a; stati ...