Rust 总结:泛型

泛型

fn add<T: std::ops::Add<Output = T>>(a:T, b:T) -> T {
    a + b
}

fn main() {
    println!("add i8: {}", add(2i8, 3i8));
    println!("add i32: {}", add(20, 30));
    println!("add f64: {}", add(1.23, 1.23));
}
fn largest<T: PartialOrd>(list: &[T]) -> &T {
    let mut largest = &list[0];

    for item in list.iter() {
        if item > largest {
            largest = item;
        }
    }

    largest
}

// or

fn largest<T: PartialOrd>(list: &[T]) -> &T {
    let mut largest_idx = 0_usize;
    
    for i in 0..list.len() {
        if list[i] > list[largest_idx] {
            largest_idx = i;
        }
    }

    &list[largest_idx]
}

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);
}

结构体中的泛型

struct Point<T,U> {
    x: T,
    y: U,
}
fn main() {
    let p = Point{x: 1, y :1.1};
}

枚举中使用泛型

enum Option<T> {
    Some(T),
    None,
}

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

方法中使用泛型

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

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

fn main() {
    let p = Point { x: 5, y: 10 };

    println!("p.x = {}", p.x());
}

需要注意的是,这里的 Point<T> 不再是泛型声明,而是一个完整的结构体类型,因为我们定义的结构体就是 Point<T> 而不再是 Point

除了结构体中的泛型参数,我们还能在该结构体的方法中定义额外的泛型参数,就跟泛型函数一样

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

impl<T, U> Point<T, U> {
    fn mixup<V, W>(self, other: Point<V, W>) -> Point<T, 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);
}

为具体的泛型类型实现方法

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

const 泛型

const N: usize,表示 const 泛型 N

fn display_array<T: std::fmt::Debug, const N: usize>(arr: [T; N]) {
    println!("{:?}", arr);
}
fn main() {
    let arr: [i32; 3] = [1, 2, 3];
    display_array(arr);

    let arr: [i32; 2] = [1, 2];
    display_array(arr);
}

const 泛型表达式

// 目前只能在nightly版本下使用
#![allow(incomplete_features)]
#![feature(generic_const_exprs)]

fn something<T>(val: T)
where
    Assert<{ core::mem::size_of::<T>() < 768 }>: IsTrue,
    //       ^-----------------------------^ 这里是一个 const 表达式,换成其它的 const 表达式也可以
{
    //
}

fn main() {
    something([0u8; 0]); // ok
    something([0u8; 512]); // ok
    something([0u8; 1024]); // 编译错误,数组长度是1024字节,超过了768字节的参数长度限制
}

// ---

pub enum Assert<const CHECK: bool> {
    //
}

pub trait IsTrue {
    //
}

impl IsTrue for Assert<true> {
    //
}

目前,const 泛型参数只能使用以下形式的实参:

  • 一个单独的 const 泛型参数
  • 一个字面量 (i.e. 整数, 布尔值或字符).
  • 一个具体的 const 表达式( 表达式中不能包含任何 泛型参数)
fn foo<const N: usize>() {}

fn bar<T, const M: usize>() {
    foo::<M>(); // ok: 符合第一种
    foo::<2021>(); // ok: 符合第二种
    foo::<{20 * 100 + 20 * 10 + 1}>(); // ok: 符合第三种

    foo::<{ M + 1 }>(); // error: 违背第三种,const 表达式中不能有泛型参数 M
    foo::<{ std::mem::size_of::<T>() }>(); // error: 泛型表达式包含了泛型参数 T

    let _: [u8; M]; // ok: 符合第一种
    let _: [u8; std::mem::size_of::<T>()]; // error: 泛型表达式包含了泛型参数 T
}

fn main() {}

const 泛型还能帮我们避免一些运行时检查,提升性能

pub struct MinSlice<T, const N: usize> {
    pub head: [T; N],
    pub tail: [T],
}

fn main() {
    let slice: &[u8] = b"Hello, world";
    let reference: Option<&u8> = slice.get(6);
    // 我们知道 `.get` 返回的是 `Some(b' ')`
    // 但编译器不知道
    assert!(reference.is_some());

    let slice: &[u8] = b"Hello, world";

    // 当编译构建 MinSlice 时会进行长度检查,也就是在编译期我们就知道它的长度是 12
    // 在运行期,一旦 `unwrap` 成功,在 `MinSlice` 的作用域内,就再无需任何检查
    let minslice = MinSlice::<u8, 12>::from_slice(slice).unwrap();
    let value: u8 = minslice.head[6];
    assert_eq!(value, b' ')
}

<T, const N: usize> 是结构体类型的一部分,和数组类型一样,这意味着长度不同会导致类型不同: Array<i32, 3> 和 Array<i32, 4> 是不同的类型

struct Array<T, const N: usize> {
    data : [T; N]
}

fn main() {
    // 数组里每个元素的类型需要一致
    let arrays = [
        Array{
            data: [1, 2, 3],
        },
        Array {
            data: [1, 2, 3],
        },
        Array {
            data: [1, 2, 4]
        }
    ];
}
fn print_array<T: std::fmt::Debug, const N: usize>(arr: [T; N]) {
    println!("{:?}", arr);
}
fn main() {
    let arr = [1, 2, 3];
    print_array(arr);

    let arr = ["hello", "world"];
    print_array(arr);
}
#![allow(incomplete_features)]
#![feature(generic_const_exprs)]

fn check_size<T>(val: T)
where
    Assert<{ core::mem::size_of::<T>() < 768 }>: IsTrue,
{
    //...
}

// fix the errors in main
fn main() {
    check_size([0u8; 767]);
    check_size([0i32; 191]);
    // &str切片长度为16
    check_size(["hello你好"; 47]); // &str is a string reference, containing a pointer and string length in it, so it takes two word long, in x86-64, 1 word = 8 bytes
    check_size([(); 31].map(|_| "hello你好".to_string()));  // String is a smart pointer struct, it has three fields: pointer, length and capacity, each takes 8 bytes
    // String长度为24
    check_size(['中'; 191]); // A char takes 4 bytes in Rust
}



pub enum Assert<const CHECK: bool> {}

pub trait IsTrue {}

impl IsTrue for Assert<true> {}

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