簡(jiǎn)介

• Trait 類似其他語(yǔ)言中的接口土全，但是又不完全一樣捎琐，Rust 可以擴(kuò)展的事兒更多。

什么叫特征Trait

• 可以定義抽象的共享行為
• Trait bounds (約束)裹匙， 泛型類型參數(shù)指定為實(shí)現(xiàn)了特定行為的類型瑞凑。

如何定義

• Trait 的定義，把方法簽名放在一起概页，來(lái)定義某種目的所必須的一組行文

1籽御、使用關(guān)鍵字 trait
2、通常情況下只有方法簽名惰匙，沒(méi)有具體實(shí)現(xiàn)技掏，或者說(shuō)無(wú)需具體實(shí)現(xiàn)。
3徽曲、trait 可以有多個(gè)方法零截，每個(gè)方法簽名占一行，以`;`結(jié)尾秃臣。
4涧衙、實(shí)現(xiàn)該trait 的類型必須提供具體的方法實(shí)現(xiàn)。

• 舉例：

// 定義一個(gè)Trait
pub trait Summary {
    fn summarize(&self) -> String;
}

在類型上實(shí)現(xiàn)trait

• 實(shí)現(xiàn)方法與結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)方法類似奥此。
• 不同之處是需要添加 for 那個(gè)具體結(jié)構(gòu)弧哎，比如 : impl TName for Struct，這個(gè)設(shè)計(jì)思路和傳統(tǒng)語(yǔ)言也是有差別稚虎。
• 舉例撤嫩，實(shí)現(xiàn)上面的 Summary

fn main() {
    
    let mut user = Tweet {
        user_name: String::from("linhai"),
        replay_count : 0,
        like_count : 0,
    };

    user.like();
    user.like();
    user.like();

    println!("value: {}, summary : {}", &user.get_like(), &user.summarize());
}

// 定義一個(gè)Trait
pub trait Summary {
    fn summarize(&self) -> String;
}
// 定義Tweet
pub struct Tweet {
    user_name :String,
    replay_count :u32,
    like_count :u32,
}
// 定義一個(gè)文章
pub struct NewsArticle {
    pub title :String,
    pub content :String,
    pub author :String,
}
// 給結(jié)構(gòu)添加普通方法
impl Tweet {
    fn like(&mut self) {
        self.like_count += 1;
    }
    fn get_like(&self) -> u32 {
        self.like_count
    }
}
// 實(shí)現(xiàn)接口到某個(gè)具體類比如 Tweet
impl Summary for Tweet {
    // 接口方法的具體實(shí)現(xiàn)
    fn summarize(&self) -> String {
        format!("{} like count :{} , replay count :{}", &self.user_name, &self.replay_count, &self.like_count)
    }
}

• 上面的函數(shù)太長(zhǎng)了，準(zhǔn)備結(jié)構(gòu)上優(yōu)化一下蠢终，將亂七八糟的代碼挪到 lib.rs 中序攘，這時(shí)候后會(huì)發(fā)現(xiàn)一些需要修改的問(wèn)題：

1茴她、頭部加上 use hello::{Summary, Tweet}; 為什么要引入Trait ？這就是特性程奠！
2丈牢、impl Tweet 的兩個(gè)方法需要公開也就是添加pub 關(guān)鍵字，否則main就拿不到了瞄沙。
3己沛、因?yàn)樵瓉?lái)的Tweet 的結(jié)構(gòu)屬性定義的全都是私有，所以你要清楚屬性全都訪問(wèn)不到了距境，但是我并不想暴露私有屬性申尼，怎么辦呢，添加個(gè) ::create 創(chuàng)建方法吧垫桂。

• 新建立 lib.rs 并改進(jìn)后的代碼為：

// 定義一個(gè)Trait
pub trait Summary {
    fn summarize(&self) -> String;
}
// 定義Tweet
pub struct Tweet {
    user_name :String ,
    replay_count :u32,
    like_count :u32,
}
// 定義一個(gè)文章
pub struct NewsArticle {
    pub title :String,
    pub content :String,
    pub author :String,
}
// 給結(jié)構(gòu)添加普通方法
impl Tweet {
    // 因?yàn)?user_name ,replay_count, like_count 都是私有的所以通過(guò)這個(gè)方法進(jìn)行初始化值
    pub fn create(user_name: String ) -> Tweet {
        Tweet {
            user_name  ,
            replay_count: 0 ,
            like_count: 0,
        }
    }
    pub fn like(&mut self) {
        self.like_count += 1;
    }
    pub fn get_like(&self) -> u32 {
        self.like_count
    }
}
// 實(shí)現(xiàn)接口到某個(gè)具體類比如 Tweet
impl Summary for Tweet {
    // 接口方法的具體實(shí)現(xiàn)
    fn summarize(&self) -> String {
        format!("{} like count :{} , replay count :{}", &self.user_name, &self.replay_count, &self.like_count)
    }
}

• 此時(shí) main.rs 被精簡(jiǎn)為：

use hello::{Summary, Tweet};
fn main() {
    let mut user = Tweet::create("linhai".to_string());
    user.like();
    user.like();
    user.like();
    println!("value: {}, summary : {}", &user.get_like(), &user.summarize());
}

• 返回結(jié)果與之前一致

  
  
  image.png
• 通過(guò)上面的例子我們需要知道师幕，使用某個(gè)類的 trait 方法時(shí)一定要將trait 定義包含進(jìn)來(lái)，否則無(wú)法使用诬滩，這是因?yàn)?Rust 的實(shí)現(xiàn)主題是trait 而非具體的結(jié)構(gòu)们衙。

實(shí)現(xiàn)Trait 的約束

• 這個(gè)比較特殊需要注意，可以在某個(gè)類型上實(shí)現(xiàn)某個(gè)trait 的前提條件是：
• 這個(gè)類型或這個(gè)trait 是在本地crate里定義的碱呼。
• 就是要遵循孤兒原則，其實(shí)就是一種安全行考量宗侦。
• 通俗的說(shuō)就是要么本地類實(shí)現(xiàn)非本地接口愚臀，要么非本地類擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)本地接口，主要是為了防止破壞他人代碼結(jié)構(gòu)矾利，實(shí)際上不難理解姑裂。

默認(rèn)實(shí)現(xiàn)

• 默認(rèn)實(shí)現(xiàn)是可以被重寫的，這個(gè)就很有意思了男旗，其實(shí)類似傳統(tǒng)抽象類的概念舶斧。
• 學(xué)習(xí)了一段時(shí)間，實(shí)際上Rust 還是挺簡(jiǎn)單的察皇，從使用上規(guī)避了很多C系列語(yǔ)言的一些常見(jiàn)Bug茴厉，還是挺好的。
• 而功能上實(shí)際上一點(diǎn)也不弱什荣，很有創(chuàng)新性的語(yǔ)言挺好的矾缓。
• 比如接口定義可以改成：

pub trait Summary {
    // fn summarize(&self) -> String;
    fn summarize(&self) -> String {
        "... more".to_string()
    }
}
// 增加實(shí)現(xiàn)接口到某個(gè)具體類比如 NewsArticle
impl Summary for NewsArticle { }

• 修改后測(cè)試一下：（main.rs）

use hello::{Summary, Tweet, NewsArticle};

fn main() {
    // 我們知道對(duì)于 NewsArticle 并沒(méi)有對(duì)接口實(shí)現(xiàn)，但是因?yàn)榻涌谥写嬖谀J(rèn)值所以 summarize() 也是可以使用的稻爬。
    let article = NewsArticle {
        author: "linhai".to_string(),
        title: "This's a good man.".to_string(),
        content: "Very good for the earth and he learing RUST very hard.".to_string(),
    };
    println!("summary : {}", article.summarize() )
}

image.png

Trait 作為參數(shù)

• 越來(lái)越有意思了啊嗜闻，接下來(lái)看看Trait 的一些其他用法，先看看作為參數(shù)時(shí)桅锄。
• Trait bound 的標(biāo)準(zhǔn)用法琉雳，可以用于復(fù)雜的情況样眠，舉例：

use hello::{Summary, Tweet, NewsArticle};

fn main() {
    // 我們知道對(duì)于 NewsArticle 并沒(méi)有對(duì)接口實(shí)現(xiàn)，但是因?yàn)榻涌谥写嬖谀J(rèn)值所以 summarize() 也是可以使用的翠肘。
    let article = NewsArticle {
        author: "linhai".to_string(),
        title: "This's a good man.".to_string(),
        content: "Very good for the earth and he learing RUST very hard.".to_string(),
    };
    let mut tweet = Tweet::create("linhai".to_string());
    tweet.like();
    notify_msg(article);
    notify_msg(tweet);
}
// Trait 作為參數(shù)檐束，當(dāng)做一個(gè)普通類型用就可以了，實(shí)際上和接口類似
fn notify_msg <T:Summary> (info: T) {
    println!("summary : {}", info.summarize() );
}

image.png

• 對(duì)于上面的例子實(shí)際上也可以改成 fn notify_msg (info: impl Summary) {} 就是參數(shù)后面增加impl Trait 名稱锯茄，但是這種方式只能應(yīng)用一些簡(jiǎn)單的約束厢塘，如果約束過(guò)多參數(shù)過(guò)多會(huì)比感覺(jué)比較亂，了解一下就好肌幽。
• 另外通過(guò)使用 + 可以指定多個(gè)Trait bound 進(jìn)行更復(fù)雜的約束晚碾，例如：

// Trait 作為參數(shù)
fn notify_msg <T:Summary + Display> (info: T) {
    println!("summary : {}", info.summarize() );
    println!("display implement info : {}", info);
}
// Trait 作為參數(shù)
fn notify_msg2 (info:impl Summary + Display) {
    println!("summary : {}", info.summarize() );
    println!("display implement info : {}", info);
}

• 此時(shí)main.rs 無(wú)法編譯通過(guò)因?yàn)槲覀兊?code>NewsArticle和Tweet并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)std::fmt::Display，不過(guò)有了之前的基礎(chǔ)我們很容易改進(jìn)一下我們的代碼修改lib.rs 添加如下：

// 下面的代碼沒(méi)有百度喂急，全靠代碼提示格嘁，所以VSCode的代碼提示還是要安裝好的，很有用
// 實(shí)現(xiàn)Display接口
impl Display for NewsArticle {
    fn fmt(&self, f: &mut std::fmt::Formatter<'_>) -> std::fmt::Result {
        write!(f, "({}, {}, {})", self.author, self.title, self.content)
    }
}
// 實(shí)現(xiàn)Tweet 接口
impl Display for Tweet {
    fn fmt(&self, f: &mut std::fmt::Formatter<'_>) -> std::fmt::Result {
        write!(f, "({}, {}, {})", self.user_name, self.replay_count, self.like_count)
    }
}

• 此時(shí) cargo run 試一下吧廊移，OK 沒(méi)問(wèn)題的糕簿，實(shí)際上上面是接口用法還是很好理解的：
  
  image.png
• 接下來(lái)看一下where 子句，主要是解決在泛型定義上過(guò)多的接口約束導(dǎo)致閱讀上的難以理解狡孔，我們改一版程序看看效果即可懂诗，就是把泛型定義抽象到where 子句中，就是讓無(wú)知的人類看起來(lái)更方便而已苗膝。

// Trait 作為參數(shù)
fn notify_msg <T> (info: T) 
where 
    T: Summary + Display,
{
    println!("summary : {}", info.summarize() );
    println!("display implement info : {}", info);
}

使用 Trait 作為返回類型

• 說(shuō)實(shí)話看到這里我是有點(diǎn)費(fèi)解的殃恒，接口作為函數(shù)返回值類型在普通不過(guò)了，但是到了Rust 這里返回值如果是Trait的話那么有點(diǎn)不同辱揭。
• impl Trait 只能返回確定的同一類型离唐，返回不同的類型即便都實(shí)現(xiàn)了該Trait 也會(huì)報(bào)錯(cuò)。
• 仔細(xì)想了一下问窃，Rust 中實(shí)際上實(shí)現(xiàn)定義的結(jié)構(gòu)主體實(shí)際上是 Trait 而不是結(jié)構(gòu)本身亥鬓，所以在編譯的時(shí)候Rust 必須對(duì)返回類型進(jìn)行預(yù)編譯定性，這導(dǎo)致它無(wú)法像普通語(yǔ)言那樣按接口返回值域庇，因?yàn)楸旧鞹rait 不是傳統(tǒng)語(yǔ)言意義上的接口嵌戈，這里只是為了好理解這樣講罷了。
• OK 看一下下面的例子就好了较剃，如下代碼段是非法的咕别，除非都返回Tweet，或者NewsArticle写穴，既然Rust 擁有許多成功開發(fā)的項(xiàng)目這個(gè)小缺陷惰拱，我想并不是大問(wèn)題。

// 定義一個(gè)無(wú)聊的方法
fn get_summary_class(swt : bool) -> impl Summary {
    if swt {
        Tweet::create("linhai".to_string())
    } else {
        // Tweet::create("linhai".to_string())
        // 返回NewsArticle 會(huì)報(bào)錯(cuò)，即便 Summary 也做了 NewsArticle的相關(guān)實(shí)現(xiàn)偿短。
        NewsArticle {
            author: "linhai".to_string(),
            title: "This's a good man.".to_string(),
            content: "Very good for the earth and he learing RUST very hard.".to_string(),
        }
    }
}

學(xué)會(huì)了Trait 后看看之前的問(wèn)題

• 先回顧一下之前的情況欣孤，看看能不能自己給他修復(fù)了，大致問(wèn)題代碼如下：

fn main() {
    // 定義一個(gè)整數(shù)數(shù)組序列
    let arr1 = [1,2,3,4];
    // 定義一個(gè)字符數(shù)組序列
    let arr2 = ['A','b','D','a'];
    println!("largest : {}", largest(&arr1));
    println!("largest : {}", largest(&arr2));
}

// 返回某個(gè)類型數(shù)組的最大值（這段代碼有問(wèn)題昔逗，先參考一下）
fn largest<T> (list: &[T]) -> T {
    let mut largest = list[0];
    for &item in list {
        if item > largest {
            largest = item;
        }
    }
    largest
}

• 直接編譯后報(bào)錯(cuò)降传，根據(jù)出錯(cuò)的地提示在方法前面對(duì)接口泛型做接口限制：<T: std::cmp::PartialOrd>
  
  image.png
• 修改 fn largest 如下：

// 返回某個(gè)類型數(shù)組的最大值（這段代碼有問(wèn)題，先參考一下）
fn largest<T: std::cmp::PartialOrd> (list: &[T]) -> T {
    let mut largest = list[0];
    for &item in list {
        if item > largest {
            largest = item;
        }
    }
    largest
}

• 然后繼續(xù)編譯勾怒，繼續(xù)出現(xiàn)錯(cuò)誤提示婆排，大致意思是說(shuō)T還需要實(shí)現(xiàn)Copy trait：

move occurs because `item` has type `T`, which does not implement the `Copy` trait
   |         help: consider removing the `&`: `item`

• 直接修改代碼加上Copy 這個(gè)接口試試：

fn main() {
    // 定義一個(gè)整數(shù)數(shù)組序列
    let arr1 = [1,2,3,4];
    // 定義一個(gè)字符數(shù)組序列
    let arr2 = ['A','b','D','a'];
    println!("largest : {}", largest(&arr1));
    println!("largest : {}", largest(&arr2));
}

// 返回某個(gè)類型數(shù)組的最大值（這段代碼有問(wèn)題，先參考一下）
fn largest<T> (list: &[T]) -> T 
where 
    T: std::cmp::PartialOrd + Copy,
{
    let mut largest = list[0];
    for &item in list {
        if item > largest {
            largest = item;
        }
    }
    largest
}

• 另外如果使用 Clone 接口也可以笔链，參考代碼如下：

  
  
  image.png

使用 Trait Bound 有條件的實(shí)現(xiàn)方法

• 在使用泛型類型參數(shù)的 impl 塊上使用 Trait bound段只，我們可以有條件的為實(shí)現(xiàn)了特定Trait 的類型來(lái)實(shí)現(xiàn)方法。
• 舉個(gè)栗子：

use std::{fmt::Display};


fn main() {
    let var1 = Point::create(1, 2);
    var1.cmp_display();
    let var2 = Point::create('林', '海');
    var2.cmp_display();
    let var3 = Point::create(Result::Ok("yes"), Result::Err("what"));
    var3.cmp_display(); // 這個(gè)編譯的時(shí)候就會(huì)出錯(cuò)
}   

// 定一個(gè)泛型結(jié)構(gòu)
struct Point <T> {
    x: T,
    y: T,
}
// 給泛型結(jié)構(gòu)加上一個(gè)pub 的create 方法
impl <T> Point<T> {
    pub fn create(x:T, y:T) -> Point<T> {
        Self {x, y}
    }
}
// 接口的約束性實(shí)現(xiàn)鉴扫，這種實(shí)現(xiàn)方式限定了使用cmp_display的類型赞枕，
// 比如i32既被Display實(shí)現(xiàn)，也被PartialOrd實(shí)現(xiàn)坪创。
// 但是如果T是Result類型炕婶，這個(gè)類型就不符合Display+PartialOrd的接口約束所以也就看不到 cmp_display 這個(gè)方法
impl <T:Display+PartialOrd> Point<T> {
    pub fn cmp_display (&self){
        if self.x > self.y {
            println!("X比較大");
        }else{
            println!("Y比較大")
        }
    }
}

結(jié)束

• 感謝閱讀，See you at work.