遵守孤儿规则的External trait pattern
- Rust中的孤儿规则
- trait约定俗成的impl路径
- 内部类型实现外部trait(impl External Trait for Internal Type)
- 外部类型实现内部trait(impl Internal Trait for External Type)
Rust中的孤儿规则
孤儿规则,Rust限制了开发者,在实现trait时,至少类型和trait有一个在当前实现的crate内,方才可以实现trait,否则将会报错,既在本crate中用为external type 实现了external trait,为什么要这么限制呢,显然的,如果放开这种限制,开发者很有可能为某一种类型如Vector又一次实现了Debug Trait,那么在编译时编译器将不知道如何选择,将其限制在编译阶段可以避免很多不必要的时间浪费和问题排查。
trait约定俗成的impl路径
一般的,开发者在使用rust为类型实现trait时,通常有两种路径,一种是为内部类型实现外部trait(impl External Trait for Internal Type),一种是为外部类型实现内部trait(impl Internal Trait for External Type),不同的实现路径依赖于具体的需要。
内部类型实现外部trait(impl External Trait for Internal Type)
显然,内部类型实现外部trait,既类型定义在本Crate,trait定义在外部,实现时,impl trait 与 type 同Crate。
代码示例:
//-> src/user_info.rs
pub struct UserInfo {name: String,age: u32,email: String,phone: String,
}impl UserInfo {pub fn new() -> Self {UserInfo {name: String::from("James"),age: 0,email: String::from("xxxx@126.com"),phone: String::from("000-000-0000"),}}
}
// --> src/main.rs
mod user_info;
fn main() {let user = user_info::UserInfo::new();println!("{:?}", user); //--> goes wrong
}
如果我们需要在此打印UserInfo,那么我们就需要为UserInfo实现Debug,如果我们在main.rs中尝试实现impl Debug for UserInfo,如下:
mod user_info;
use std::fmt::Debug;fn main() {let user = user_info::UserInfo::new();println!("{:?}", user);
}
impl Debug for UserInfo {fn fmt(&self, f: &mut std::fmt::Formatter<'_>) -> std::fmt::Result {write!(f,"UserInfo {{ name: {}, age: {}, email: {}, phone: {} }}",self.name, self.age, self.email, self.phone)}
}
报错如下:
cannot find type `UserInfo` in this scope
因为Debug是external Trait,Rustc会自然的在current scope寻找类型UserInfo,而上述实现恰好违反了孤儿规则。正确的方式:
- 在UserInfo mod中实现Debug:
use std::fmt::Debug;pub struct UserInfo {name: String,age: u32,email: String,phone: String,
}impl UserInfo {pub fn new() -> Self {UserInfo {name: String::from("James"),age: 0,email: String::from("xxxx@126.com"),phone: String::from("000-000-0000"),}}
}
impl Debug for UserInfo {fn fmt(&self, f: &mut std::fmt::Formatter<'_>) -> std::fmt::Result {write!(f,"UserInfo {{ name: {}, age: {}, email: {}, phone: {} }}",self.name, self.age, self.email, self.phone)}
}
- 使用macro derive Debug
use std::fmt::Debug;
#[derive(Debug)]
pub struct UserInfo {name: String,age: u32,email: String,phone: String,
}impl UserInfo {pub fn new() -> Self {UserInfo {name: String::from("James"),age: 0,email: String::from("xxxx@126.com"),phone: String::from("000-000-0000"),}}
}
ps: 如果开发者一定想要将一个外部类型添加外部trait,可以先将外部类型转换为内部类型(如用结构体元组包裹),但这通常不提倡,这样做会为后续的开发留下隐患,如可读性等。
外部类型实现内部trait(impl Internal Trait for External Type)
相对拗口的题目,实际上就是为外部类型实现扩展trait,这在日常使用中十分常见,也是常被提到的扩展trait 模式。还记得我们在actix web 译文中讨论的actix 框架吗?下面通过为Actix web框架的Request实现扩展trait让开发者有个更加直观的印象。
代码示例:
use actix_web::HttpRequest;trait HttpRequestExt {fn is_windows_user(&self) -> bool;
}impl HttpRequestExt for HttpRequest {fn is_windows_user(&self) -> bool {self.headers().get("User-Agent").and_then(|value| value.to_str().ok()).map(|ua| ua.contains("Windows")).unwrap_or(false)}
}
fn main() {//something to do
}
上述代码开发者可以通过is_windows_user对请求方做进一步的判断,如windows用户如何重定向,linux用户重定向到哪里。
上述代码从业务逻辑的角度出发讲解了External trait pattern,结合Iterator,开发者也可以为Iterator实现扩展,如过滤重复Item等等。Rust
类型驱动开发一文中,我们通过对进度条的实现讨论了类型驱动的合理性和优点,通过借助Rust对类型的check来让问题更加明确。在其代码示例中有如下代码:
impl<Iter, Bound> Iterator for Progress<Iter, Bound>
whereIter: Iterator,Bound: ProgressDisplay,
{type Item = Iter::Item;fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {self.bound.display(&self);self.i += 1;self.iter.next()}
}
//为进度条实现迭代器,方可迭代,实现关键步骤:Item & next 方法
trait ProgressIteratorExt: Sized {fn progress(self) -> Progress<Self, Unbounded>;
}impl<Iter> ProgressIteratorExt for Iter
whereIter: Iterator,
{fn progress(self) -> Progress<Self, Unbounded> {Progress::new(self)}
}
此进度条便是为Rust的迭代器实现了External trait pattern,使得在对容器进行遍历时可以像进度条一样展示。
“直面复杂性,反复练习和思考可以解决绝大部分的难题”