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10.1 trait关键字

trait与具体类型

使用trait定义一个特征:

trait HasArea {
    fn area(&self) -> f64;
}

trait里面的函数可以没有函数体,实现代码交给具体实现它的类型去补充:

struct Circle {
    x: f64,
    y: f64,
    radius: f64,
}

impl HasArea for Circle {
    fn area(&self) -> f64 {
        std::f64::consts::PI * (self.radius * self.radius)
    }
}

fn main() {
    let c = Circle {
        x: 0.0f64,
        y: 0.0f64,
        radius: 1.0f64,
    };
    println!("circle c has an area of {}", c.area());
}

: &self表示的是area这个函数会将调用者的借代引用作为参数

这个程序会输出:

circle c has an area of 3.141592653589793

trait与泛型

我们了解了Rust中trait的定义和使用,接下来我们介绍一下它的使用场景,从中我们可以窥探出接口这特性带来的惊喜

我们知道泛型可以指任意类型,但有时这不是我们想要的,需要给它一些约束。

泛型的trait约束

use std::fmt::Debug;
fn foo<T: Debug>(s: T) {
    println!("{:?}", s);
}

DebugRust内置的一个trait,为"{:?}"实现打印内容,函数foo接受一个泛型作为参数,并且约定其需要实现Debug

多trait约束

可以使用多个trait对泛型进行约束:

use std::fmt::Debug;
fn foo<T: Debug + Clone>(s: T) {
    s.clone();
    println!("{:?}", s);
}

<T: Debug + Clone>DebugClone使用+连接,标示泛型T需要同时实现这两个trait。

where关键字

约束的trait增加后,代码看起来就变得诡异了,这时候需要使用where从句:

use std::fmt::Debug;
fn foo<T: Clone, K: Clone + Debug>(x: T, y: K) {
    x.clone();
    y.clone();
    println!("{:?}", y);
}

// where 从句
fn foo<T, K>(x: T, y: K) where T: Clone, K: Clone + Debug {
    x.clone();
    y.clone();
    println!("{:?}", y);
}

// 或者
fn foo<T, K>(x: T, y: K)
    where T: Clone,
          K: Clone + Debug {
    x.clone();
    y.clone();
    println!("{:?}", y);
}

trait与内置类型

内置类型如:i32, i64等也可以添加trait实现,为其定制一些功能:

trait HasArea {
    fn area(&self) -> f64;
}

impl HasArea for i32 {
    fn area(&self) -> f64 {
        *self as f64
    }
}

5.area();

这样的做法是有限制的。Rust 有一个“孤儿规则”:当你为某类型实现某 trait 的时候,必须要求类型或者 trait 至少有一个是在当前 crate 中定义的。你不能为第三方的类型实现第三方的 trait 。

在调用 trait 中定义的方法的时候,一定要记得让这个 trait 可被访问。

let mut f = std::fs::File::open("foo.txt").ok().expect("Couldn’t open foo.txt");
let buf = b"whatever"; //  buf: &[u8; 8]
let result = f.write(buf);
# result.unwrap();

这里是错误:

error: type `std::fs::File` does not implement any method in scope named `write`
let result = f.write(buf);
               ^~~~~~~~~~

我们需要先use这个Write trait:

use std::io::Write;

let mut f = std::fs::File::open("foo.txt").expect("Couldn’t open foo.txt");
let buf = b"whatever";
let result = f.write(buf);
# result.unwrap(); // ignore the error

这样就能无错误的编译了。

trait的默认方法

trait Foo {
    fn is_valid(&self) -> bool;

    fn is_invalid(&self) -> bool { !self.is_valid() }
}

is_invalid是默认方法,Foo的实现者并不要求实现它,如果选择实现它,会覆盖掉它的默认行为。

trait的继承

trait Foo {
    fn foo(&self);
}

trait FooBar : Foo {
    fn foobar(&self);
}

这样FooBar的实现者也要同时实现Foo

struct Baz;

impl Foo for Baz {
    fn foo(&self) { println!("foo"); }
}

impl FooBar for Baz {
    fn foobar(&self) { println!("foobar"); }
}

derive属性

Rust提供了一个属性derive来自动实现一些trait,这样可以避免重复繁琐的实现他们,能被derive使用的trait包括:Clone, Copy, Debug, Default, Eq, Hash, Ord, PartialEq, PartialOrd

#[derive(Debug)]
struct Foo;

fn main() {
    println!("{:?}", Foo);
}
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