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添加 Rust 语言圣经（镜像）
2 years ago
<!DOCTYPE HTML>
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<title>进一步深入特征 - Rust语言圣经(Rust Course)</title>
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<!-- Set the theme before any content is loaded, prevents flash -->
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<!-- Hide / unhide sidebar before it is displayed -->
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try { sidebar = localStorage.getItem('mdbook-sidebar'); } catch(e) { }
sidebar = sidebar || 'visible';
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<nav id="sidebar" class="sidebar" aria-label="Table of contents">
<div class="sidebar-scrollbox">
<ol class="chapter"><li class="chapter-item affix "><a href="../../about-book.html">关于本书</a></li><li class="chapter-item affix "><a href="../../into-rust.html">进入 Rust 编程世界</a></li><li class="chapter-item affix "><a href="../../first-try/sth-you-should-not-do.html">避免从入门到放弃</a></li><li class="chapter-item affix "><a href="../../community.html">社区和锈书</a></li><li class="chapter-item affix "><li class="part-title">Rust 语言基础学习</li><li class="spacer"></li><li class="chapter-item "><a href="../../first-try/intro.html"><strong aria-hidden="true">1.</strong> 寻找牛刀，以便小试</a><a class="toggle"><div>❱</div></a></li><li><ol class="section"><li class="chapter-item "><a href="../../first-try/installation.html"><strong aria-hidden="true">1.1.</strong> 安装 Rust 环境</a></li><li class="chapter-item "><a href="../../first-try/editor.html"><strong aria-hidden="true">1.2.</strong> 墙推 VSCode!</a></li><li class="chapter-item "><a href="../../first-try/cargo.html"><strong aria-hidden="true">1.3.</strong> 认识 Cargo</a></li><li class="chapter-item "><a href="../../first-try/hello-world.html"><strong aria-hidden="true">1.4.</strong> 不仅仅是 Hello world</a></li><li class="chapter-item "><a href="../../first-try/slowly-downloading.html"><strong aria-hidden="true">1.5.</strong> 下载依赖太慢了？</a></li></ol></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../basic/intro.html"><strong aria-hidden="true">2.</strong> Rust 基础入门</a><a class="toggle"><div>❱</div></a></li><li><ol class="section"><li class="chapter-item "><a href="../../basic/variable.html"><strong aria-hidden="true">2.1.</strong> 变量绑定与解构</a></li><li class="chapter-item "><a href="../../basic/base-type/index.html"><strong aria-hidden="true">2.2.</strong> 基本类型</a><a class="toggle"><div>❱</div></a></li><li><ol class="section"><li class="chapter-item "><a href="../../basic/base-type/numbers.html"><strong aria-hidden="true">2.2.1.</strong> 数值类型</a></li><li class="chapter-item "><a href="../../basic/base-type/char-bool.html"><strong aria-hidden="true">2.2.2.</strong> 字符、布尔、单元类型</a></li><li class="chapter-item "><a href="../../basic/base-type/statement-expression.html"><strong aria-hidden="true">2.2.3.</strong> 语句与表达式</a></li><li class="chapter-item "><a href="../../basic/base-type/function.html"><strong aria-hidden="true">2.2.4.</strong> 函数</a></li></ol></li><li class="chapter-item "><a href="../../basic/ownership/index.html"><strong aria-hidden="true">2.3.</strong> 所有权和借用</a><a class="toggle"><div>❱</div></a></li><li><ol class="section"><li class="chapter-item "><a href="../../basic/ownership/ownership.html"><strong aria-hidden="true">2.3.1.</strong> 所有权</a></li><li class="chapter-item "><a href="../../basic/ownership/borrowing.html"><strong aria-hidden="true">2.3.2.</strong> 引用与借用</a></li></ol></li><li class="chapter-item "><a href="../../basic/compound-type/intro.html"><strong aria-hidden="true">2.4.</strong> 复合类型</a><a class="toggle"><div>❱</div></a></li><li><ol class="section"><li class="chapter-item "><a href="../../basic/compound-type/string-slice.html"><strong aria-hidden="true">2.4.1.</strong> 字符串与切片</a></li><li class="chapter-item "><a href="../../basic/compound-type/tuple.html"><strong aria-hidden="true">2.4.2.</strong> 元组</a></li><li class="chapter-item "><a href="../../basic/compound-type/struct.html"><strong aria-hidden="true">2.4.3.</strong> 结构体</a></li><li class="chapter-item "><a href="../../basic/compound-type/enum.html"><strong aria-hidden="true">2.4.4.</strong> 枚举</a></li><li class="chapter-item "><a href="../../basic/compound-type/array.html"><strong aria-hidden="true">2.4.5.</strong> 数组</a></li></ol></li><li class="chapter-item "><a href="../../basic/flow-control.html"><strong aria-hidden="true">2.5.</strong> 流程控制</a></li><li class="chapter-item "><a href="../../basic/match-pattern/intro.html"><strong a
</div>
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</nav>
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<h1 class="menu-title">Rust语言圣经(Rust Course)</h1>
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<script type="text/javascript">
document.getElementById('sidebar-toggle').setAttribute('aria-expanded', sidebar === 'visible');
document.getElementById('sidebar').setAttribute('aria-hidden', sidebar !== 'visible');
// Get viewed page store
var viewed_key = 'mdbook-viewed';
var viewed_map = {};
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var viewed_storage = localStorage.getItem(viewed_key);
if (viewed_storage) {
viewed_map = JSON.parse(viewed_storage)
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link.setAttribute('tabIndex', sidebar === 'visible' ? 0 : -1);
// Apply viewed style
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link.classList.add('md-viewed')
}
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// Mark viewed after 30s
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viewed_map[location.pathname] = 1;
localStorage.setItem(viewed_key, JSON.stringify(viewed_map));
}, 30000)
</script>
<div id="content" class="content">
<!-- Page table of contents -->
<div class="sidetoc"><nav class="pagetoc"></nav></div>
<main>
<h1 id="深入了解特征"><a class="header" href="#深入了解特征">深入了解特征</a></h1>
<p>特征之于 Rust 更甚于接口之于其他语言，因此特征在 Rust 中很重要也相对较为复杂，我们决定把特征分为两篇进行介绍，<a href="https://course.rs/basic/trait/trait.html">第一篇</a>在之前已经讲过，现在就是第二篇：关于特征的进阶篇，会讲述一些不常用到但是你该了解的特性。</p>
<h2 id="关联类型"><a class="header" href="#关联类型">关联类型</a></h2>
<p>在方法一章中，我们讲到了<a href="https://course.rs/basic/method#%E5%85%B3%E8%81%94%E5%87%BD%E6%95%B0">关联函数</a>，但是实际上关联类型和关联函数并没有任何交集，虽然它们的名字有一半的交集。</p>
<p>关联类型是在特征定义的语句块中，申明一个自定义类型，这样就可以在特征的方法签名中使用该类型：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust edition2021">
<span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span>pub trait Iterator {
type Item;
fn next(&amp;mut self) -&gt; Option&lt;Self::Item&gt;;
}
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<p>以上是标准库中的迭代器特征 <code>Iterator</code>，它有一个 <code>Item</code> 关联类型，用于替代遍历的值的类型。</p>
<p>同时，<code>next</code> 方法也返回了一个 <code>Item</code> 类型，不过使用 <code>Option</code> 枚举进行了包裹，假如迭代器中的值是 <code>i32</code> 类型，那么调用 <code>next</code> 方法就将获取一个 <code>Option&lt;i32&gt;</code> 的值。</p>
<p>还记得 <code>Self</code> 吧？在之前的章节<a href="https://course.rs/basic/trait/trait-object#self-%E4%B8%8E-self">提到过</a>， <strong><code>Self</code> 用来指代当前调用者的具体类型，那么 <code>Self::Item</code> 就用来指代该类型实现中定义的 <code>Item</code> 类型</strong>：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust edition2021">impl Iterator for Counter {
type Item = u32;
fn next(&amp;mut self) -&gt; Option&lt;Self::Item&gt; {
// --snip--
}
}
fn main() {
let c = Counter{..}
c.next()
}
</code></pre></pre>
<p>在上述代码中，我们为 <code>Counter</code> 类型实现了 <code>Iterator</code> 特征，变量 <code>c</code> 是特征 <code>Iterator</code> 的实例，也是 <code>next</code> 方法的调用者。 结合之前的黑体内容可以得出：对于 <code>next</code> 方法而言，<code>Self</code> 是调用者 <code>c</code> 的具体类型： <code>Counter</code>，而 <code>Self::Item</code> 是 <code>Counter</code> 中定义的 <code>Item</code> 类型: <code>u32</code>。</p>
<p>聪明的读者之所以聪明，是因为你们喜欢联想和举一反三，同时你们也喜欢提问：为何不用泛型，例如如下代码：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust edition2021">
<span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span>pub trait Iterator&lt;Item&gt; {
fn next(&amp;mut self) -&gt; Option&lt;Item&gt;;
}
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<p>答案其实很简单，为了代码的可读性，当你使用了泛型后，你需要在所有地方都写 <code>Iterator&lt;Item&gt;</code>，而使用了关联类型，你只需要写 <code>Iterator</code>，当类型定义复杂时，这种写法可以极大的增加可读性：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust edition2021">
<span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span>pub trait CacheableItem: Clone + Default + fmt::Debug + Decodable + Encodable {
type Address: AsRef&lt;[u8]&gt; + Clone + fmt::Debug + Eq + Hash;
fn is_null(&amp;self) -&gt; bool;
}
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<p>例如上面的代码，<code>Address</code> 的写法自然远比 <code>AsRef&lt;[u8]&gt; + Clone + fmt::Debug + Eq + Hash</code> 要简单的多，而且含义清晰。</p>
<p>再例如，如果使用泛型，你将得到以下的代码：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust edition2021">
<span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span>trait Container&lt;A,B&gt; {
fn contains(&amp;self,a: A,b: B) -&gt; bool;
}
fn difference&lt;A,B,C&gt;(container: &amp;C) -&gt; i32
where
C : Container&lt;A,B&gt; {...}
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<p>可以看到，由于使用了泛型，导致函数头部也必须增加泛型的声明，而使用关联类型，将得到可读性好得多的代码：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust edition2021">
<span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span>trait Container{
type A;
type B;
fn contains(&amp;self, a: &amp;Self::A, b: &amp;Self::B) -&gt; bool;
}
fn difference&lt;C: Container&gt;(container: &amp;C) {}
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<h2 id="默认泛型类型参数"><a class="header" href="#默认泛型类型参数">默认泛型类型参数</a></h2>
<p>当使用泛型类型参数时，可以为其指定一个默认的具体类型，例如标准库中的 <code>std::ops::Add</code> 特征：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust edition2021">
<span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span>trait Add&lt;RHS=Self&gt; {
type Output;
fn add(self, rhs: RHS) -&gt; Self::Output;
}
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<p>它有一个泛型参数 <code>RHS</code>，但是与我们以往的用法不同，这里它给 <code>RHS</code> 一个默认值，也就是当用户不指定 <code>RHS</code> 时，默认使用两个同样类型的值进行相加，然后返回一个关联类型 <code>Output</code>。</p>
<p>可能上面那段不太好理解，下面我们用代码来举例：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust edition2021">use std::ops::Add;
#[derive(Debug, PartialEq)]
struct Point {
x: i32,
y: i32,
}
impl Add for Point {
type Output = Point;
fn add(self, other: Point) -&gt; Point {
Point {
x: self.x + other.x,
y: self.y + other.y,
}
}
}
fn main() {
assert_eq!(Point { x: 1, y: 0 } + Point { x: 2, y: 3 },
Point { x: 3, y: 3 });
}
</code></pre></pre>
<p>上面的代码主要干了一件事，就是为 <code>Point</code> 结构体提供 <code>+</code> 的能力，这就是<strong>运算符重载</strong>，不过 Rust 并不支持创建自定义运算符，你也无法为所有运算符进行重载，目前来说，只有定义在 <code>std::ops</code> 中的运算符才能进行重载。</p>
<p>跟 <code>+</code> 对应的特征是 <code>std::ops::Add</code>，我们在之前也看过它的定义 <code>trait Add&lt;RHS=Self&gt;</code>，但是上面的例子中并没有为 <code>Point</code> 实现 <code>Add&lt;RHS&gt;</code> 特征，而是实现了 <code>Add</code> 特征（没有默认泛型类型参数），这意味着我们使用了 <code>RHS</code> 的默认类型，也就是 <code>Self</code>。换句话说，我们这里定义的是两个相同的 <code>Point</code> 类型相加，因此无需指定 <code>RHS</code>。</p>
<p>与上面的例子相反，下面的例子，我们来创建两个不同类型的相加：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust edition2021">
<span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span>use std::ops::Add;
struct Millimeters(u32);
struct Meters(u32);
impl Add&lt;Meters&gt; for Millimeters {
type Output = Millimeters;
fn add(self, other: Meters) -&gt; Millimeters {
Millimeters(self.0 + (other.0 * 1000))
}
}
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<p>这里，是进行 <code>Millimeters + Meters</code> 两种数据类型的 <code>+</code> 操作，因此此时不能再使用默认的 <code>RHS</code>，否则就会变成 <code>Millimeters + Millimeters</code> 的形式。使用 <code>Add&lt;Meters&gt;</code> 可以将 <code>RHS</code> 指定为 <code>Meters</code>，那么 <code>fn add(self, rhs: RHS)</code> 自然而言的变成了 <code>Millimeters</code> 和 <code>Meters</code> 的相加。</p>
<p>默认类型参数主要用于两个方面：</p>
<ol>
<li>减少实现的样板代码</li>
<li>扩展类型但是无需大幅修改现有的代码</li>
</ol>
<p>之前的例子就是第一点，虽然效果也就那样。在 <code>+</code> 左右两边都是同样类型时，只需要 <code>impl Add</code> 即可，否则你需要 <code>impl Add&lt;SOME_TYPE&gt;</code>，嗯，会多写几个字:)</p>
<p>对于第二点，也很好理解，如果你在一个复杂类型的基础上，新引入一个泛型参数，可能需要修改很多地方，但是如果新引入的泛型参数有了默认类型，情况就会好很多，添加泛型参数后，使用这个类型的代码需要逐个在类型提示部分添加泛型参数，就很麻烦；但是有了默认参数（且默认参数取之前的实现里假设的值的情况下）之后，原有的使用这个类型的代码就不需要做改动了。</p>
<p>归根到底，默认泛型参数，是有用的，但是大多数情况下，咱们确实用不到，当需要用到时，大家再回头来查阅本章即可，<strong>手上有剑，心中不慌</strong>。</p>
<h2 id="调用同名的方法"><a class="header" href="#调用同名的方法">调用同名的方法</a></h2>
<p>不同特征拥有同名的方法是很正常的事情，你没有任何办法阻止这一点；甚至除了特征上的同名方法外，在你的类型上，也有同名方法：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust edition2021">
<span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span>trait Pilot {
fn fly(&amp;self);
}
trait Wizard {
fn fly(&amp;self);
}
struct Human;
impl Pilot for Human {
fn fly(&amp;self) {
println!(&quot;This is your captain speaking.&quot;);
}
}
impl Wizard for Human {
fn fly(&amp;self) {
println!(&quot;Up!&quot;);
}
}
impl Human {
fn fly(&amp;self) {
println!(&quot;*waving arms furiously*&quot;);
}
}
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<p>这里，不仅仅两个特征 <code>Pilot</code> 和 <code>Wizard</code> 有 <code>fly</code> 方法，就连实现那两个特征的 <code>Human</code> 单元结构体，也拥有一个同名方法 <code>fly</code> (这世界怎么了，非要这么卷吗？程序员何苦难为程序员，哎)。</p>
<p>既然代码已经不可更改，那下面我们来讲讲该如何调用这些 <code>fly</code> 方法。</p>
<h4 id="优先调用类型上的方法"><a class="header" href="#优先调用类型上的方法">优先调用类型上的方法</a></h4>
<p>当调用 <code>Human</code> 实例的 <code>fly</code> 时，编译器默认调用该类型中定义的方法：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust edition2021">fn main() {
let person = Human;
person.fly();
}
</code></pre></pre>
<p>这段代码会打印 <code>*waving arms furiously*</code>，说明直接调用了类型上定义的方法。</p>
<h4 id="调用特征上的方法"><a class="header" href="#调用特征上的方法">调用特征上的方法</a></h4>
<p>为了能够调用两个特征的方法，需要使用显式调用的语法：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust edition2021">fn main() {
let person = Human;
Pilot::fly(&amp;person); // 调用Pilot特征上的方法
Wizard::fly(&amp;person); // 调用Wizard特征上的方法
person.fly(); // 调用Human类型自身的方法
}
</code></pre></pre>
<p>运行后依次输出：</p>
<pre><code class="language-console">This is your captain speaking.
Up!
*waving arms furiously*
</code></pre>
<p>因为 <code>fly</code> 方法的参数是 <code>self</code>，当显式调用时，编译器就可以根据调用的类型( <code>self</code> 的类型)决定具体调用哪个方法。</p>
<p>这个时候问题又来了，如果方法没有 <code>self</code> 参数呢？稍等，估计有读者会问：还有方法没有 <code>self</code> 参数？看到这个疑问，作者的眼泪不禁流了下来，大明湖畔的<a href="https://course.rs/basic/method.html#%E5%85%B3%E8%81%94%E5%87%BD%E6%95%B0">关联函数</a>，你还记得嘛？</p>
<p>但是成年人的世界，就算再伤心，事还得做，咱们继续：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust edition2021">trait Animal {
fn baby_name() -&gt; String;
}
struct Dog;
impl Dog {
fn baby_name() -&gt; String {
String::from(&quot;Spot&quot;)
}
}
impl Animal for Dog {
fn baby_name() -&gt; String {
String::from(&quot;puppy&quot;)
}
}
fn main() {
println!(&quot;A baby dog is called a {}&quot;, Dog::baby_name());
}
</code></pre></pre>
<p>就像人类妈妈会给自己的宝宝起爱称一样，狗妈妈也会。狗妈妈称呼自己的宝宝为<strong>Spot</strong>，其它动物称呼狗宝宝为<strong>puppy</strong>，这个时候假如有动物不知道该如何称呼狗宝宝，它需要查询一下。</p>
<p><code>Dog::baby_name()</code> 的调用方式显然不行，因为这只是狗妈妈对宝宝的爱称，可能你会想到通过下面的方式查询其他动物对狗狗的称呼：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust edition2021">fn main() {
println!(&quot;A baby dog is called a {}&quot;, Animal::baby_name());
}
</code></pre></pre>
<p>铛铛，无情报错了：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust edition2021">
<span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span>error[E0283]: type annotations needed // 需要类型注释
--&gt; src/main.rs:20:43
|
20 | println!(&quot;A baby dog is called a {}&quot;, Animal::baby_name());
| ^^^^^^^^^^^^^^^^^ cannot infer type // 无法推断类型
|
= note: cannot satisfy `_: Animal`
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<p>因为单纯从 <code>Animal::baby_name()</code> 上，编译器无法得到任何有效的信息：实现 <code>Animal</code> 特征的类型可能有很多，你究竟是想获取哪个动物宝宝的名称？狗宝宝？猪宝宝？还是熊宝宝？</p>
<p>此时，就需要使用<strong>完全限定语法</strong>。</p>
<h5 id="完全限定语法"><a class="header" href="#完全限定语法">完全限定语法</a></h5>
<p>完全限定语法是调用函数最为明确的方式：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust edition2021">fn main() {
println!(&quot;A baby dog is called a {}&quot;, &lt;Dog as Animal&gt;::baby_name());
}
</code></pre></pre>
<p>在尖括号中，通过 <code>as</code> 关键字，我们向 Rust 编译器提供了类型注解，也就是 <code>Animal</code> 就是 <code>Dog</code>，而不是其他动物，因此最终会调用 <code>impl Animal for Dog</code> 中的方法，获取到其它动物对狗宝宝的称呼：<strong>puppy</strong>。</p>
<p>言归正题，完全限定语法定义为：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust edition2021">
<span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span>&lt;Type as Trait&gt;::function(receiver_if_method, next_arg, ...);
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<p>上面定义中，第一个参数是方法接收器 <code>receiver</code> （三种 <code>self</code>），只有方法才拥有，例如关联函数就没有 <code>receiver</code>。</p>
<p>完全限定语法可以用于任何函数或方法调用，那么我们为何很少用到这个语法？原因是 Rust 编译器能根据上下文自动推导出调用的路径，因此大多数时候，我们都无需使用完全限定语法。只有当存在多个同名函数或方法，且 Rust 无法区分出你想调用的目标函数时，该用法才能真正有用武之地。</p>
<h2 id="特征定义中的特征约束"><a class="header" href="#特征定义中的特征约束">特征定义中的特征约束</a></h2>
<p>有时，我们会需要让某个特征 A 能使用另一个特征 B 的功能(另一种形式的特征约束)，这种情况下，不仅仅要为类型实现特征 A，还要为类型实现特征 B 才行，这就是 <code>supertrait</code> (实在不知道该如何翻译，有大佬指导下嘛？)</p>
<p>例如有一个特征 <code>OutlinePrint</code>，它有一个方法，能够对当前的实现类型进行格式化输出：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust edition2021">
<span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span>use std::fmt::Display;
trait OutlinePrint: Display {
fn outline_print(&amp;self) {
let output = self.to_string();
let len = output.len();
println!(&quot;{}&quot;, &quot;*&quot;.repeat(len + 4));
println!(&quot;*{}*&quot;, &quot; &quot;.repeat(len + 2));
println!(&quot;* {} *&quot;, output);
println!(&quot;*{}*&quot;, &quot; &quot;.repeat(len + 2));
println!(&quot;{}&quot;, &quot;*&quot;.repeat(len + 4));
}
}
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<p>等等，这里有一个眼熟的语法: <code>OutlinePrint: Display</code>，感觉很像之前讲过的<strong>特征约束</strong>，只不过用在了特征定义中而不是函数的参数中，是的，在某种意义上来说，这和特征约束非常类似，都用来说明一个特征需要实现另一个特征，这里就是：如果你想要实现 <code>OutlinePrint</code> 特征，首先你需要实现 <code>Display</code> 特征。</p>
<p>想象一下，假如没有这个特征约束，那么 <code>self.to_string</code> 还能够调用吗（ <code>to_string</code> 方法会为实现 <code>Display</code> 特征的类型自动实现）？编译器肯定是不愿意的，会报错说当前作用域中找不到用于 <code>&amp;Self</code> 类型的方法 <code>to_string</code> ：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust edition2021">
<span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span>struct Point {
x: i32,
y: i32,
}
impl OutlinePrint for Point {}
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<p>因为 <code>Point</code> 没有实现 <code>Display</code> 特征，会得到下面的报错：</p>
<pre><code class="language-console">error[E0277]: the trait bound `Point: std::fmt::Display` is not satisfied
--&gt; src/main.rs:20:6
|
20 | impl OutlinePrint for Point {}
| ^^^^^^^^^^^^ `Point` cannot be formatted with the default formatter;
try using `:?` instead if you are using a format string
|
= help: the trait `std::fmt::Display` is not implemented for `Point`
</code></pre>
<p>既然我们有求于编译器，那只能选择满足它咯：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust edition2021">
<span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span>use std::fmt;
impl fmt::Display for Point {
fn fmt(&amp;self, f: &amp;mut fmt::Formatter) -&gt; fmt::Result {
write!(f, &quot;({}, {})&quot;, self.x, self.y)
}
}
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<p>上面代码为 <code>Point</code> 实现了 <code>Display</code> 特征，那么 <code>to_string</code> 方法也将自动实现：最终获得字符串是通过这里的 <code>fmt</code> 方法获得的。</p>
<h2 id="在外部类型上实现外部特征newtype"><a class="header" href="#在外部类型上实现外部特征newtype">在外部类型上实现外部特征(newtype)</a></h2>
<p>在<a href="https://course.rs/basic/trait/trait#%E7%89%B9%E5%BE%81%E5%AE%9A%E4%B9%89%E4%B8%8E%E5%AE%9E%E7%8E%B0%E7%9A%84%E4%BD%8D%E7%BD%AE%E5%AD%A4%E5%84%BF%E8%A7%84%E5%88%99">特征</a>章节中，有提到孤儿规则，简单来说，就是特征或者类型必需至少有一个是本地的，才能在此类型上定义特征。</p>
<p>这里提供一个办法来绕过孤儿规则，那就是使用<strong>newtype 模式</strong>，简而言之：就是为一个<a href="https://course.rs/basic/compound-type/struct#%E5%85%83%E7%BB%84%E7%BB%93%E6%9E%84%E4%BD%93tuple-struct">元组结构体</a>创建新类型。该元组结构体封装有一个字段，该字段就是希望实现特征的具体类型。</p>
<p>该封装类型是本地的，因此我们可以为此类型实现外部的特征。</p>
<p><code>newtype</code> 不仅仅能实现以上的功能，而且它在运行时没有任何性能损耗，因为在编译期，该类型会被自动忽略。</p>
<p>下面来看一个例子，我们有一个动态数组类型： <code>Vec&lt;T&gt;</code>，它定义在标准库中，还有一个特征 <code>Display</code>，它也定义在标准库中，如果没有 <code>newtype</code>，我们是无法为 <code>Vec&lt;T&gt;</code> 实现 <code>Display</code> 的：</p>
<pre><code class="language-console">error[E0117]: only traits defined in the current crate can be implemented for arbitrary types
--&gt; src/main.rs:5:1
|
5 | impl&lt;T&gt; std::fmt::Display for Vec&lt;T&gt; {
| ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^------
| | |
| | Vec is not defined in the current crate
| impl doesn't use only types from inside the current crate
|
= note: define and implement a trait or new type instead
</code></pre>
<p>编译器给了我们提示： <code>define and implement a trait or new type instead</code>，重新定义一个特征，或者使用 <code>new type</code>，前者当然不可行，那么来试试后者：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust edition2021">use std::fmt;
struct Wrapper(Vec&lt;String&gt;);
impl fmt::Display for Wrapper {
fn fmt(&amp;self, f: &amp;mut fmt::Formatter) -&gt; fmt::Result {
write!(f, &quot;[{}]&quot;, self.0.join(&quot;, &quot;))
}
}
fn main() {
let w = Wrapper(vec![String::from(&quot;hello&quot;), String::from(&quot;world&quot;)]);
println!(&quot;w = {}&quot;, w);
}
</code></pre></pre>
<p>其中，<code>struct Wrapper(Vec&lt;String&gt;)</code> 就是一个元组结构体，它定义了一个新类型 <code>Wrapper</code>，代码很简单，相信大家也很容易看懂。</p>
<p>既然 <code>new type</code> 有这么多好处，它有没有不好的地方呢？答案是肯定的。注意到我们怎么访问里面的数组吗？<code>self.0.join(&quot;, &quot;)</code>，是的，很啰嗦，因为需要先从 <code>Wrapper</code> 中取出数组: <code>self.0</code>，然后才能执行 <code>join</code> 方法。</p>
<p>类似的，任何数组上的方法，你都无法直接调用，需要先用 <code>self.0</code> 取出数组，然后再进行调用。</p>
<p>当然，解决办法还是有的，要不怎么说 Rust 是极其强大灵活的编程语言！Rust 提供了一个特征叫 <a href="https://course.rs/advance/smart-pointer/deref.html"><code>Deref</code></a>，实现该特征后，可以自动做一层类似类型转换的操作，可以将 <code>Wrapper</code> 变成 <code>Vec&lt;String&gt;</code> 来使用。这样就会像直接使用数组那样去使用 <code>Wrapper</code>，而无需为每一个操作都添加上 <code>self.0</code>。</p>
<p>同时，如果不想 <code>Wrapper</code> 暴露底层数组的所有方法，我们还可以为 <code>Wrapper</code> 去重载这些方法，实现隐藏的目的。</p>
<h2 id="课后练习"><a class="header" href="#课后练习">课后练习</a></h2>
<blockquote>
<p><a href="https://zh.practice.rs/generics-traits/advanced-traits.html">Rust By Practice</a>，支持代码在线编辑和运行，并提供详细的<a href="https://github.com/sunface/rust-by-practice/blob/master/solutions/generics-traits/advanced-trait.md">习题解答</a>。</p>
</blockquote>
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