【Rust自学】10.2. 泛型

10.2 泛型10.2.1. 什么是泛型泛型的主要作用是提高代码的复用性。它们适合处理重复代码问题也可以看成是把数据与算法分离。泛型是具体类型或其他属性的抽象替代。换句话说你写的泛型代码并不是最终代码而更像是一种带有一些占位符的模板。编译器会在编译时把这些占位符替换成具体类型。看个例子fn largestT(list:[T]) - T { //...... }这个函数定义使用了泛型类型参数。T就是所谓的“占位符”。写代码时T可以表示任意类型但在编译时编译器会根据实际用法把T替换成具体类型。这个过程叫做单态化。T是泛型类型参数。实际上你可以使用任意合法标识符作为类型参数名但按惯例通常使用大写字母T代表 Type。选择泛型类型参数名时通常会非常短一个字母往往就够了。如果确实想写长一点使用驼峰命名即可。10.2.2. 函数定义中的泛型用泛型定义函数时需要把泛型类型参数放在函数签名里。泛型类型参数通常用于指定参数类型和返回类型。以 10.1 提取函数以消除重复代码 的代码为例这里做一点泛型修改fn largestT(list: [T]) - T{ let mut largest list[0]; for item in list{ if item largest{ largest item; } } largest }可以把整个函数定义理解成函数largest有一个泛型类型参数T它接收一个切片作为参数切片中的元素类型是T返回值类型也是T。尝试编译一下输出是error[E0369]: binary operation cannot be applied to type T -- src/main.rs:4:17 | 4 | if item largest{ | ---- ^ ------- T | | | T | help: consider restricting type parameter T with trait PartialOrd | 1 | fn largestT: std::cmp::PartialOrd(list: [T]) - T{ | 这里先不讨论原因和修复方法。你只需要知道泛型参数大概就是这样写的。后面的文章会讲解如何指定某个特定的 trait。10.2.3. struct 定义中的泛型结构体中定义的泛型类型参数主要用在其字段上。例如struct PointT { x: T, y: T, } fn main() { let integer Point { x: 5, y: 10 }; let float Point { x: 1.0, y: 4.0 }; }在结构体名称后面加上并在其中写入泛型参数名这个泛型类型就可以应用到结构体的各个字段上。在main中实例化了这个结构体。integer中的两个字段都是i32float中的两个字段都是f64。因为x和y都被声明为T所以实例化后的x和y也必须是同一类型。这两个类型必须保持一致。如果我想让x和y是两种不同的类型呢很简单声明两个泛型类型参数。struct PointT, U { x: T, y: U, } fn main() { let integer Point { x: 5, y: 1.0 }; let float Point { x: 1.0, y: 40 }; }此时实例化后的x和y可以是不同类型当然也可以是相同类型。需要注意的是虽然允许多个泛型类型参数但太多泛型会降低可读性。通常这意味着代码应该被重组为更多、更小的单元。10.2.4. enum 定义中的泛型与结构体很像枚举中的泛型类型参数主要用在其变体中让枚举变体可以持有泛型数据类型。最常见的例子是OptionT和ResultT, E。例如enum OptionT { Some(T), None, } enum ResultT, E { Ok(T), Err(E), }在Option枚举中Some(T)是持有类型为T的值的变体而None变体表示不持有任何值。正因为Option枚举使用了泛型无论这个可能存在的值是什么类型都可以用OptionT来表示同样枚举也可以使用多个泛型类型参数。例如Result枚举使用了T和EOk变体存储TErr变体存储E10.2.5. 方法定义中的泛型方法可以附加在枚举或结构体上。既然枚举和结构体可以使用泛型参数方法当然也可以如下所示struct PointT { x: T, y: T, } implT PointT { fn x(self) - T { self.x } }x方法本质上是一个 getter。为PointT实现方法时需要在impl关键字后面加上T。这表示该实现是针对泛型T的而不是针对某个具体类型。当然如果是为某个具体类型实现方法就不需要那样写impl Pointi32 { fn x1(self) - i32 { self.x } }x1方法只存在于具体类型Pointi32上其他PointT类型没有这个方法类似于 C 中的特化和偏特化。还有一点很重要结构体中的泛型类型参数可以与方法中的泛型类型参数不同。例如struct PointT, U { x: T, y: U, } implT, U PointT, U { fn mixupV, W(self, other: PointV, W) - PointT, W { Point { x: self.x, y: other.y, } } } fn main() { let p1 Point { x: 5, y: 10.4 }; let p2 Point { x: Hello, y: c }; let p3 p1.mixup(p2); println!(p3.x {}, p3.y {}, p3.x, p3.y); }为PointT, U实现了方法mixup。它有两个泛型类型参数V和W。方法中的这两个类型参数与Point中的两个类型参数不同尽管实际类型最终也可能相同。mixup的第二个参数是other它的类型也是Point但这个Point不一定与self所指向的Point使用相同的数据类型因此需要两个新的泛型类型参数。再看返回类型它是PointT, WT来自PointT, UW来自PointV, W。现在看main先声明p1它的两个字段分别是i32和f64再声明p2它的两个字段分别是str字符串切片和char用表示的单个字符。接着使用mixup。p1对应PointT, Up2对应PointV, W。根据它们的字段类型可以推断T是i32U是f64V是strW是char。mixup的返回类型是PointT, W在这个例子中就是Pointi32, char。输出p3.x 5, p3.y c10.2.6. 泛型代码的性能使用泛型编写的代码运行速度与使用具体类型编写的代码一样快。Rust 会在编译时执行单态化把泛型类型替换成具体类型因此执行时不存在类型替换过程。例如fn main() { let integer Some(5); let float Some(5.0); }这里integer是Optioni32float是Optionf64。在编译时编译器会把OptionT展开为Option_i32和Option_f64enum Option_i32 { Some(i32), None, } enum Option_f64 { Some(f64), None, }也就是说泛型定义OptionT被替换成了两个具体类型定义。单态化后的main函数也会变成这样enum Option_i32 { Some(i32), None, } enum Option_f64 { Some(f64), None, } fn main(){ let integer Option_i32::Some(5); let float Option_f64::Some(5.0); }