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KaiserY 2017-08-21 14:19:18 +08:00
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40
src/ch10-01-syntax.md
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@ -253,11 +253,28 @@ fn main() {
<span class="caption">列表 10-9：在 `Point<T>` 结构体上实现方法 `x`，它返回 `T` 类型的字段 `x` 的引用</span> <span class="caption">列表 10-9：在 `Point<T>` 结构体上实现方法 `x`，它返回 `T` 类型的字段 `x` 的引用</span>
注意必须在 `impl` 后面声明 `T`，这样就可以在 `Point<T>` 上实现的方法中使用它了。 注意必须在 `impl` 后面声明 `T`，这样就可以在 `Point<T>` 上实现的方法中使用它了。在 `impl` 之后声明泛型 `T` ，这样 Rust 就知道 `Point` 的加括号中的类型是泛型而不是具体类型。例如，可以选择为 `Point<f32>` 实例实现方法，而不是为泛型 `Point` 实例。列表 10-10 展示了一个没有在 `impl` 之后（的尖括号）声明泛型的例子，这里使用了一个具体类型，`f32`：
结构体定义中的泛型类型参数并不总是与结构体方法签名中使用的泛型是同一类型。列表 10-10 中在列表 10-8 中的结构体`Point<T, U>`上定义了一个方法`mixup`。这个方法获取另一个`Point`作为参数，而它可能与调用`mixup`的`self`是不同的`Point`类型。这个方法用`self`的`Point`类型的`x`值（类型`T`）和参数的`Point`类型的`y`值（类型`W`）来创建一个新`Point`类型的实例： ```rust
# struct Point<T> {
# x: T,
# y: T,
# }
#
impl Point<f32> {
fn distance_from_origin(&self) -> f32 {
(self.x.powi(2) + self.y.powi(2)).sqrt()
}
}
```
<span class="filename">Filename: src/main.rs</span> <span class="caption">列表 10-10：构建一个只用于拥有泛型参数 `T` 的结构体的具体类型的 `impl` 块</span>
这段代码意味着 `Point<f32>` 类型会有一个方法 `distance_from_origin`，而其他 `T` 不是 `f32` 类型的 `Point<T>` 实例则没有定义此方法。这个方法计算点实例与另一个点坐标之间的距离，它使用了只能用于浮点型的数学运算符。
结构体定义中的泛型类型参数并不总是与结构体方法签名中使用的泛型是同一类型。列表 10-11 中在列表 10-8 中的结构体 `Point<T, U>` 上定义了一个方法 `mixup`。这个方法获取另一个 `Point` 作为参数，而它可能与调用 `mixup` 的 `self` 是不同的 `Point` 类型。这个方法用 `self` 的 `Point` 类型的 `x` 值（类型 `T`）和参数的 `Point` 类型的 `y` 值（类型 `W`）来创建一个新 `Point` 类型的实例：
<span class="filename">文件名: src/main.rs</span>
```rust ```rust
struct Point<T, U> { struct Point<T, U> {
@ -284,33 +301,32 @@ fn main() {
} }
``` ```
<span class="caption">Listing 10-10: Methods that use different generic types <span class="caption">列表 10-11：方法使用了与结构体定义中不同类型的泛型</span>
than their struct's definition</span>
在`main`函数中，定义了一个有`i32`类型的`x`（其值为`5`）和`f64`的`y`（其值为`10.4`）的`Point`。`p2`则是一个有着字符串 slice 类型的`x`（其值为`"Hello"`）和`char`类型的`y`（其值为`c`）的`Point`。在`p1`上以`p2`调用`mixup`会返回一个`p3`，它会有一个`i32`类型的`x`，因为`x`来自`p1`，并拥有一个`char`类型的`y`，因为`y`来自`p2`。`println!`会打印出`p3.x = 5, p3.y = c`。 在 `main` 函数中，定义了一个有 `i32` 类型的 `x`（其值为 `5`）和 `f64` 的 `y`（其值为 `10.4`）的 `Point`。`p2` 则是一个有着字符串 slice 类型的 `x`（其值为 `"Hello"`）和 `char` 类型的 `y`（其值为`c`）的 `Point`。在 `p1` 上以 `p2` 作为参数调用 `mixup` 会返回一个 `p3`，它会有一个 `i32` 类型的 `x`，因为 `x` 来自 `p1`，并拥有一个 `char` 类型的 `y`，因为 `y` 来自 `p2`。`println!` 会打印出 `p3.x = 5, p3.y = c`。
注意泛型参数`T`和`U`声明于`impl`之后，因为他们于结构体定义相对应。而泛型参数`V`和`W`声明于`fn mixup`之后，因为他们只是相对于方法本身的。 注意泛型参数 `T` 和 `U` 声明于 `impl` 之后，因为他们与结构体定义相对应。而泛型参数 `V` 和 `W` 声明于 `fn mixup` 之后，因为他们只是相对于方法本身的。
### 泛型代码的性能 ### 泛型代码的性能
在阅读本部分的内容的同时你可能会好奇使用泛型类型参数是否会有运行时消耗。好消息是：Rust 实现泛型泛型的方式意味着你的代码使用泛型类型参数相比指定具体类型并没有任何速度上的损失。 在阅读本部分的内容的同时你可能会好奇使用泛型类型参数是否会有运行时消耗。好消息是：Rust 实现泛型泛型的方式意味着你的代码使用泛型类型参数相比指定具体类型并没有任何速度上的损失。
Rust 通过在编译时进行泛型代码的**单态化**（*monomorphization*）来保证效率。单态化是一个将泛型代码转变为实际放入的具体类型的特定代码的过程。 Rust 通过在编译时进行泛型代码的 **单态化**（*monomorphization*）来保证效率。单态化是一个将泛型代码转变为实际放入的具体类型的特定代码的过程。
编译器所做的工作正好与列表 10-5 中我们创建泛型函数的步骤相反。编译器寻找所有泛型代码被调用的位置并使用泛型代码针对具体类型生成代码。 编译器所做的工作正好与列表 10-5 中我们创建泛型函数的步骤相反。编译器寻找所有泛型代码被调用的位置并使用泛型代码针对具体类型生成代码。
让我们看看一个使用标准库中`Option`枚举的例子： 让我们看看一个使用标准库中 `Option` 枚举的例子：
```rust ```rust
let integer = Some(5); let integer = Some(5);
let float = Some(5.0); let float = Some(5.0);
``` ```
当 Rust 编译这些代码的时候，它会进行单态化。编译器会读取传递给`Option`的值并发现有两种`Option<T>`：一个对应`i32`另一个对应`f64`。为此，它会将泛型定义`Option<T>`展开为`Option_i32`和`Option_f64`，接着将泛型定义替换为这两个具体的定义。 当 Rust 编译这些代码的时候，它会进行单态化。编译器会读取传递给 `Option` 的值并发现有两种 `Option<T>`：一个对应 `i32` 另一个对应 `f64`。为此，它会将泛型定义 `Option<T>` 展开为 `Option_i32` 和 `Option_f64`，接着将泛型定义替换为这两个具体的定义。
编译器生成的单态化版本的代码看起来像这样，并包含将泛型`Option`替换为编译器创建的具体定义后的用例代码： 编译器生成的单态化版本的代码看起来像这样，并包含将泛型 `Option` 替换为编译器创建的具体定义后的用例代码：
<span class="filename">Filename: src/main.rs</span> <span class="filename">文件名: src/main.rs</span>
```rust ```rust
enum Option_i32 { enum Option_i32 {

156
src/ch10-02-traits.md
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@ -2,21 +2,21 @@
> [ch10-02-traits.md](https://github.com/rust-lang/book/blob/master/second-edition/src/ch10-02-traits.md) > [ch10-02-traits.md](https://github.com/rust-lang/book/blob/master/second-edition/src/ch10-02-traits.md)
> <br> > <br>
> commit e5a987f5da3fba24e55f5c7102ec63f9dc3bc360 > commit 1cbcc277af6931d3091fe46a8f379fefae7202db
trait 允许我们进行另一种抽象：他们让我们可以抽象类型所通用的行为。*trait* 告诉 Rust 编译器某个特定类型拥有可能与其他类型共享的功能。在使用泛型类型参数的场景中，可以使用 *trait bounds* 在编译时指定泛型可以是任何实现了某个 trait 的类型，并由此在这个场景下拥有我们希望的功能。 trait 允许我们进行另一种抽象：他们让我们可以抽象类型所通用的行为。*trait* 告诉 Rust 编译器某个特定类型拥有可能与其他类型共享的功能。在使用泛型类型参数的场景中，可以使用 *trait bounds* 在编译时指定泛型可以是任何实现了某个 trait 的类型，并由此在这个场景下拥有我们希望的功能。
> 注意：*trait* 类似于其他语言中的常被称为**接口**（*interfaces*）的功能，虽然有一些不同。 > 注意：*trait* 类似于其他语言中的常被称为 **接口**（*interfaces*）的功能，虽然有一些不同。
### 定义 trait ### 定义 trait
一个类型的行为由其可供调用的方法构成。如果可以对不同类型调用相同的方法的话，这些类型就可以共享相同的行为了。trait 定义是一种将方法签名组合起来的方法，目的是定义一个实现某些目的所必需的行为的集合。 一个类型的行为由其可供调用的方法构成。如果可以对不同类型调用相同的方法的话，这些类型就可以共享相同的行为了。trait 定义是一种将方法签名组合起来的方法，目的是定义一个实现某些目的所必需的行为的集合。
例如，这里有多个存放了不同类型和属性文本的结构体：结构体`NewsArticle`用于存放发生于世界各地的新闻故事，而结构体`Tweet`最多只能存放 140 个字符的内容，以及像是否转推或是否是对推友的回复这样的元数据。 例如，这里有多个存放了不同类型和属性文本的结构体：结构体 `NewsArticle` 用于存放发生于世界各地的新闻故事，而结构体 `Tweet` 最多只能存放 140 个字符的内容，以及像是否转推或是否是对推友的回复这样的元数据。
我们想要创建一个多媒体聚合库用来显示可能储存在`NewsArticle`或`Tweet`实例中的数据的总结。每一个结构体都需要的行为是他们是能够被总结的，这样的话就可以调用实例的`summary`方法来请求总结。列表 10-11 中展示了一个表现这个概念的`Summarizable` trait 的定义： 我们想要创建一个多媒体聚合库用来显示可能储存在 `NewsArticle` 或 `Tweet` 实例中的数据的总结。每一个结构体都需要的行为是他们是能够被总结的，这样的话就可以调用实例的 `summary` 方法来请求总结。列表 10-12 中展示了一个表现这个概念的 `Summarizable` trait 的定义：
<span class="filename">Filename: lib.rs</span> <span class="filename">文件名: lib.rs</span>
```rust ```rust
pub trait Summarizable { pub trait Summarizable {
@ -24,18 +24,17 @@ pub trait Summarizable {
} }
``` ```
<span class="caption">Listing 10-11: Definition of a `Summarizable` trait that <span class="caption">列表 10-12：`Summarizable` trait 定义，它包含由 `summary` 方法提供的行为</span>
consists of the behavior provided by a `summary` method</span>
使用`trait`关键字来定义一个 trait，后面是 trait 的名字，在这个例子中是`Summarizable`。在大括号中声明描述实现这个 trait 的类型所需要的行为的方法签名，在这个例子中是是`fn summary(&self) -> String`。在方法签名后跟分号而不是在大括号中提供其实现。接着每一个实现这个 trait 的类型都需要提供其自定义行为的方法体，编译器也会确保任何实现`Summarizable` trait 的类型都拥有与这个签名的定义完全一致的`summary`方法。 使用 `trait` 关键字来声明一个 trait，后面是 trait 的名字，在这个例子中是 `Summarizable`。在大括号中声明描述实现这个 trait 的类型所需要的行为的方法签名，在这个例子中是是 `fn summary(&self) -> String`。在方法签名后跟分号，而不是在大括号中提供其实现。接着每一个实现这个 trait 的类型都需要提供其自定义行为的方法体，编译器也会确保任何实现 `Summarizable` trait 的类型都拥有与这个签名的定义完全一致的 `summary` 方法。
trait 体中可以有多个方法，一行一个方法签名且都以分号结尾。 trait 体中可以有多个方法，一行一个方法签名且都以分号结尾。
### 为类型实现 trait ### 为类型实现 trait
现在我们定义了`Summarizable` trait，接着就可以在多媒体聚合库中需要拥有这个行为的类型上实现它了。列表 10-12 中展示了`NewsArticle`结构体上`Summarizable` trait 的一个实现，它使用标题、作者和创建的位置作为`summary`的返回值。对于`Tweet`结构体，我们选择将`summary`定义为用户名后跟推文的全部文本作为返回值，并假设推文内容已经被限制为 140 字符以内。 现在我们定义了 `Summarizable` trait，接着就可以在多媒体聚合库中需要拥有这个行为的类型上实现它了。列表 10-12 中展示了 `NewsArticle` 结构体上 `Summarizable` trait 的一个实现，它使用标题、作者和创建的位置作为 `summary` 的返回值。对于 `Tweet` 结构体，我们选择将 `summary` 定义为用户名后跟推文的全部文本作为返回值，并假设推文内容已经被限制为 140 字符以内。
<span class="filename">Filename: lib.rs</span> <span class="filename">文件名: lib.rs</span>
```rust ```rust
# pub trait Summarizable { # pub trait Summarizable {
@ -69,12 +68,11 @@ impl Summarizable for Tweet {
} }
``` ```
<span class="caption">Listing 10-12: Implementing the `Summarizable` trait on <span class="caption">列表 10-13：在 `NewsArticle` 和 `Tweet` 类型上实现 `Summarizable` trait</span>
the `NewsArticle` and `Tweet` types</span>
在类型上实现 trait 类似与实现与 trait 无关的方法。区别在于`impl`关键字之后，我们提供需要实现 trait 的名称，接着是`for`和需要实现 trait 的类型的名称。在`impl`块中，使用 trait 定义中的方法签名，不过不再后跟分号，而是需要在大括号中编写函数体来为特定类型实现 trait 方法所拥有的行为。 在类型上实现 trait 类似与实现与 trait 无关的方法。区别在于 `impl` 关键字之后，我们提供需要实现 trait 的名称，接着是 `for` 和需要实现 trait 的类型的名称。在 `impl` 块中，使用 trait 定义中的方法签名，不过不再后跟分号，而是需要在大括号中编写函数体来为特定类型实现 trait 方法所拥有的行为。
一旦实现了 trait，我们就可以用与`NewsArticle`和`Tweet`实例的非 trait 方法一样的方式调用 trait 方法了： 一旦实现了 trait，我们就可以用与 `NewsArticle` 和 `Tweet` 实例的非 trait 方法一样的方式调用 trait 方法了：
```rust,ignore ```rust,ignore
let tweet = Tweet { let tweet = Tweet {
@ -87,11 +85,11 @@ let tweet = Tweet {
println!("1 new tweet: {}", tweet.summary()); println!("1 new tweet: {}", tweet.summary());
``` ```
这会打印出`1 new tweet: horse_ebooks: of course, as you probably already know, people`。 这会打印出 `1 new tweet: horse_ebooks: of course, as you probably already know, people`。
注意因为列表 10-12 中我们在相同的`lib.rs`里定义了`Summarizable` trait 和`NewsArticle`与`Tweet`类型，所以他们是位于同一作用域的。如果这个`lib.rs`是对应`aggregator` crate 的，而别人想要利用我们 crate 的功能外加为其`WeatherForecast`结构体实现`Summarizable` trait，在实现`Summarizable` trait 之前他们首先就需要将其导入其作用域中，如列表 10-13 所示： 注意因为列表 10-12 中我们在相同的 `lib.rs` 里定义了 `Summarizable` trait 和 `NewsArticle` 与 `Tweet` 类型，所以他们是位于同一作用域的。如果这个 `lib.rs` 是对应 `aggregator` crate 的，而别人想要利用我们 crate 的功能外加为其 `WeatherForecast` 结构体实现 `Summarizable` trait，在实现 `Summarizable` trait 之前他们首先就需要将其导入其作用域中，如列表 10-14 所示：
<span class="filename">Filename: lib.rs</span> <span class="filename">文件名: lib.rs</span>
```rust,ignore ```rust,ignore
extern crate aggregator; extern crate aggregator;
@ -113,20 +111,19 @@ impl Summarizable for WeatherForecast {
} }
``` ```
<span class="caption">Listing 10-13: Bringing the `Summarizable` trait from our <span class="caption">列表 10-14：在另一个 crate 中将 `aggregator` crate 的 `Summarizable` trait 引入作用域</span>
`aggregator` crate into scope in another crate</span>
另外这段代码假设`Summarizable`是一个公有 trait，这是因为列表 10-11 中`trait`之前使用了`pub`关键字。 另外这段代码假设 `Summarizable` 是一个公有 trait，这是因为列表 10-12 中 `trait` 之前使用了 `pub` 关键字。
trait 实现的一个需要注意的限制是：只能在 trait 或对应类型位于我们 crate 本地的时候为其实现 trait。换句话说，不允许对外部类型实现外部 trait。例如，不能`Vec`上实现`Display` trait，因为`Display`和`Vec`都定义于标准库中。允许在像`Tweet`这样作为我们`aggregator`crate 部分功能的自定义类型上实现标准库中的 trait `Display`。也允许在`aggregator`crate中为`Vec`实现`Summarizable`，因为`Summarizable`定义与此。这个限制是我们称为 *orphan rule* 的一部分，如果你感兴趣的可以在类型理论中找到它。简单来说，它被称为 orphan rule 是因为其父类型不存在。没有这条规则的话，两个 crate 可以分别对相同类型是实现相同的 trait，因而这两个实现会相互冲突：Rust 将无从得知应该使用哪一个。因为 Rust 强制执行 orphan rule，其他人编写的代码不会破坏你代码，反之亦是如此。 trait 实现的一个需要注意的限制是：只能在 trait 或对应类型位于我们 crate 本地的时候为其实现 trait。换句话说，不允许对外部类型实现外部 trait。例如，不能在 `Vec` 上实现 `Display` trait，因为 `Display` 和 `Vec` 都定义于标准库中。允许在像 `Tweet` 这样作为我们 `aggregator`crate 部分功能的自定义类型上实现标准库中的 trait `Display`。也允许在 `aggregator`crate 中为 `Vec` 实现 `Summarizable`，因为 `Summarizable` 定义与此。这个限制是我们称为 *orphan rule* 的一部分，如果你感兴趣的可以在类型理论中找到它。简单来说，它被称为 orphan rule 是因为其父类型不存在。没有这条规则的话，两个 crate 可以分别对相同类型是实现相同的 trait，因而这两个实现会相互冲突：Rust 将无从得知应该使用哪一个。因为 Rust 强制执行 orphan rule，其他人编写的代码不会破坏你代码，反之亦是如此。
### 默认实现 ### 默认实现
有时为 trait 中的某些或全部提供默认的行为，而不是在每个类型的每个实现中都定义自己的行为是很有用的。这样当为某个特定类型实现 trait 时，可以选择保留或重载每个方法的默认行为。 有时为 trait 中的某些或全部方法提供默认的行为，而不是在每个类型的每个实现中都定义自己的行为是很有用的。这样当为某个特定类型实现 trait 时，可以选择保留或重载每个方法的默认行为。
列表 10-14 中展示了如何为`Summarize` trait 的`summary`方法指定一个默认的字符串值，而不是像列表 10-11 中那样只是定义方法签名： 列表 10-15 中展示了如何为 `Summarize` trait 的 `summary` 方法指定一个默认的字符串值，而不是像列表 10-12 中那样只是定义方法签名：
<span class="filename">Filename: lib.rs</span> <span class="filename">文件名: lib.rs</span>
```rust ```rust
pub trait Summarizable { pub trait Summarizable {
@ -136,16 +133,15 @@ pub trait Summarizable {
} }
``` ```
<span class="caption">Listing 10-14: Definition of a `Summarizable` trait with <span class="caption">列表 10-15：`Summarizable` trait 的定义，带有一个 `summary` 方法的默认实现</span>
a default implementation of the `summary` method</span>
如果想要对`NewsArticle`实例使用这个默认实现，而不是像列表 10-12 中那样定义一个自己的实现，则可以指定一个空的`impl`块： 如果想要对 `NewsArticle` 实例使用这个默认实现，而不是像列表 10-13 中那样定义一个自己的实现，则可以指定一个空的 `impl` 块：
```rust,ignore ```rust,ignore
impl Summarizable for NewsArticle {} impl Summarizable for NewsArticle {}
``` ```
即便选择不再直接为`NewsArticle`定义`summary`方法了，因为`summary`方法有一个默认实现而且`NewsArticle`被指定为实现了`Summarizable` trait，我们仍然可以对`NewsArticle`的实例调用`summary`方法： 即便选择不再直接为 `NewsArticle` 定义 `summary` 方法了，因为 `summary` 方法有一个默认实现而且 `NewsArticle` 被指定为实现了 `Summarizable` trait，我们仍然可以对 `NewsArticle` 的实例调用 `summary` 方法：
```rust,ignore ```rust,ignore
let article = NewsArticle { let article = NewsArticle {
@ -159,11 +155,11 @@ let article = NewsArticle {
println!("New article available! {}", article.summary()); println!("New article available! {}", article.summary());
``` ```
这段代码会打印`New article available! (Read more...)`。 这段代码会打印 `New article available! (Read more...)`。
将`Summarizable` trait 改变为拥有默认`summary`实现并不要求对列表 10-12 中的`Tweet`和列表 10-13 中的`WeatherForecast`对`Summarizable`的实现做任何改变：重载一个默认实现的语法与实现没有默认实现的 trait 方法时完全一样的。 将 `Summarizable` trait 改变为拥有默认 `summary` 实现并不要求对列表 10-13 中 `Tweet` 和列表 10-14 中 `WeatherForecast` 的 `Summarizable` 实现做任何改变：重载一个默认实现的语法与实现没有默认实现的 trait 方法时完全一样的。
默认实现允许调用相同 trait 中的其他方法，哪怕这些方法没有默认实现。通过这种方法，trait 可以实现很多有用的功能而只需实现一小部分特定内容。我们可以选择让`Summarizable` trait 也拥有一个要求实现的`author_summary`方法，接着`summary`方法则提供默认实现并调用`author_summary`方法： 默认实现允许调用相同 trait 中的其他方法，哪怕这些方法没有默认实现。通过这种方法，trait 可以实现很多有用的功能而只需实现一小部分特定内容。我们可以选择让`Summarizable` trait 也拥有一个要求实现 的`author_summary` 方法，接着 `summary` 方法则提供默认实现并调用 `author_summary` 方法：
```rust ```rust
pub trait Summarizable { pub trait Summarizable {
@ -175,7 +171,7 @@ pub trait Summarizable {
} }
``` ```
为了使用这个版本的`Summarizable`，只需在实现 trait 时定义`author_summary`即可： 为了使用这个版本的 `Summarizable`，只需在实现 trait 时定义 `author_summary` 即可：
```rust,ignore ```rust,ignore
impl Summarizable for Tweet { impl Summarizable for Tweet {
@ -185,7 +181,7 @@ impl Summarizable for Tweet {
} }
``` ```
一旦定义了`author_summary`，我们就可以对`Tweet`结构体的实例调用`summary`了，而`summary`的默认实现会调用我们提供的`author_summary`定义。 一旦定义了 `author_summary`，我们就可以对 `Tweet` 结构体的实例调用 `summary` 了，而 `summary` 的默认实现会调用我们提供的 `author_summary` 定义。
```rust,ignore ```rust,ignore
let tweet = Tweet { let tweet = Tweet {
@ -198,7 +194,7 @@ let tweet = Tweet {
println!("1 new tweet: {}", tweet.summary()); println!("1 new tweet: {}", tweet.summary());
``` ```
这会打印出`1 new tweet: (Read more from @horse_ebooks...)`。 这会打印出 `1 new tweet: (Read more from @horse_ebooks...)`。
注意在重载过的实现中调用默认实现是不可能的。 注意在重载过的实现中调用默认实现是不可能的。
@ -206,7 +202,7 @@ println!("1 new tweet: {}", tweet.summary());
现在我们定义了 trait 并在类型上实现了这些 trait，也可以对泛型类型参数使用 trait。我们可以限制泛型不再适用于任何类型，编译器会确保其被限制为那些实现了特定 trait 的类型，由此泛型就会拥有我们希望其类型所拥有的功能。这被称为指定泛型的 *trait bounds*。 现在我们定义了 trait 并在类型上实现了这些 trait，也可以对泛型类型参数使用 trait。我们可以限制泛型不再适用于任何类型，编译器会确保其被限制为那些实现了特定 trait 的类型，由此泛型就会拥有我们希望其类型所拥有的功能。这被称为指定泛型的 *trait bounds*。
例如在列表 10-12 中为`NewsArticle`和`Tweet`类型实现了`Summarizable` trait。我们可以定义一个函数`notify`来调用`summary`方法，它拥有一个泛型类型`T`的参数`item`。为了能够在`item`上调用`summary`而不出现错误，我们可以在`T`上使用 trait bounds 来指定`item`必须是实现了`Summarizable` trait 的类型： 例如在列表 10-13 中为 `NewsArticle` 和 `Tweet` 类型实现了 `Summarizable` trait。我们可以定义一个函数 `notify` 来调用 `summary` 方法，它拥有一个泛型类型 `T` 的参数 `item`。为了能够在 `item` 上调用 `summary` 而不出现错误，我们可以在 `T` 上使用 trait bounds 来指定 `item` 必须是实现了 `Summarizable` trait 的类型：
```rust,ignore ```rust,ignore
pub fn notify<T: Summarizable>(item: T) { pub fn notify<T: Summarizable>(item: T) {
@ -214,17 +210,17 @@ pub fn notify<T: Summarizable>(item: T) {
} }
``` ```
trait bounds 连同泛型类型参数声明一同出现，位于尖括号中的冒号后面。由于`T`上的 trait bounds，我们可以传递任何`NewsArticle`或`Tweet`的实例来调用`notify`函数。列表 10-13 中使用我们`aggregator` crate 的外部代码也可以传递一个`WeatherForecast`的实例来调用`notify`函数，因为`WeatherForecast`同样也实现了`Summarizable`。使用任何其他类型，比如`String`或`i32`，来调用`notify`的代码将不能编译，因为这些类型没有实现`Summarizable`。 trait bounds 连同泛型类型参数声明一同出现，位于尖括号中的冒号后面。由于 `T` 上的 trait bounds，我们可以传递任何 `NewsArticle` 或 `Tweet` 的实例来调用 `notify` 函数。列表 10-14 中使用我们 `aggregator` crate 的外部代码也可以传递一个 `WeatherForecast` 的实例来调用 `notify` 函数，因为 `WeatherForecast` 同样也实现了 `Summarizable`。使用任何其他类型，比如 `String` 或 `i32`，来调用 `notify` 的代码将不能编译，因为这些类型没有实现 `Summarizable`。
可以通过`+`来为泛型指定多个 trait bounds。如果我们需要能够在函数中使用`T`类型的显示格式的同时也能使用`summary`方法，则可以使用 trait bounds `T: Summarizable + Display`。这意味着`T`可以是任何实现了`Summarizable`和`Display`的类型。 可以通过 `+` 来为泛型指定多个 trait bounds。如果我们需要能够在函数中使用 `T` 类型的显示格式的同时也能使用 `summary` 方法，则可以使用 trait bounds `T: Summarizable + Display`。这意味着 `T` 可以是任何实现了 `Summarizable` 和 `Display` 的类型。
对于拥有多个泛型类型参数的函数，每一个泛型都可以有其自己的 trait bounds。在函数名和参数列表之间的尖括号中指定很多的 trait bound 信息将是难以阅读的，所以有另外一个指定 trait bounds 的语法，它将其移动到函数签名后的`where`从句中。所以相比这样写： 对于拥有多个泛型类型参数的函数，每一个泛型都可以有其自己的 trait bounds。在函数名和参数列表之间的尖括号中指定很多的 trait bound 信息将是难以阅读的，所以有另外一个指定 trait bounds 的语法，它将其移动到函数签名后的 `where` 从句中。所以相比这样写：
```rust,ignore ```rust,ignore
fn some_function<T: Display + Clone, U: Clone + Debug>(t: T, u: U) -> i32 { fn some_function<T: Display + Clone, U: Clone + Debug>(t: T, u: U) -> i32 {
``` ```
我们也可以使用`where`从句： 我们也可以使用 `where` 从句：
```rust,ignore ```rust,ignore
fn some_function<T, U>(t: T, u: U) -> i32 fn some_function<T, U>(t: T, u: U) -> i32
@ -235,11 +231,11 @@ fn some_function<T, U>(t: T, u: U) -> i32
这就显得不那么杂乱，同时也使这个函数看起来更像没有很多 trait bounds 的函数。这时函数名、参数列表和返回值类型都离得很近。 这就显得不那么杂乱，同时也使这个函数看起来更像没有很多 trait bounds 的函数。这时函数名、参数列表和返回值类型都离得很近。
### 使用 trait bounds 来修复`largest`函数 ### 使用 trait bounds 来修复 `largest` 函数
所以任何想要对泛型使用 trait 定义的行为的时候，都需要在泛型参数类型上指定 trait bounds。现在我们就可以修复列表 10-5 中那个使用泛型类型参数的`largest`函数定义了！当我们将其放置不管的时候，它会出现这个错误： 所以任何想要对泛型使用 trait 定义的行为的时候，都需要在泛型参数类型上指定 trait bounds。现在我们就可以修复列表 10-5 中那个使用泛型类型参数的 `largest` 函数定义了！当我们将其放置不管的时候，它会出现这个错误：
``` ```text
error[E0369]: binary operation `>` cannot be applied to type `T` error[E0369]: binary operation `>` cannot be applied to type `T`
| |
5 | if item > largest { 5 | if item > largest {
@ -248,7 +244,7 @@ error[E0369]: binary operation `>` cannot be applied to type `T`
note: an implementation of `std::cmp::PartialOrd` might be missing for `T` note: an implementation of `std::cmp::PartialOrd` might be missing for `T`
``` ```
在`largest`函数体中我们想要使用大于运算符比较两个`T`类型的值。这个运算符被定义为标准库中 trait `std::cmp::PartialOrd` 的一个默认方法。所以为了能够使用大于运算符，需要在`T`的 trait bounds 中指定`PartialOrd`，这样`largest`函数可以用于任何可以比较大小的类型的 slice。因为`PartialOrd`位于 prelude 中所以并不需要手动将其引入作用域。 在 `largest` 函数体中我们想要使用大于运算符比较两个 `T` 类型的值。这个运算符被定义为标准库中 trait `std::cmp::PartialOrd` 的一个默认方法。所以为了能够使用大于运算符，需要在 `T` 的 trait bounds 中指定 `PartialOrd`，这样 `largest` 函数可以用于任何可以比较大小的类型的 slice。因为 `PartialOrd` 位于 prelude 中所以并不需要手动将其引入作用域。
```rust,ignore ```rust,ignore
fn largest<T: PartialOrd>(list: &[T]) -> T { fn largest<T: PartialOrd>(list: &[T]) -> T {
@ -275,11 +271,11 @@ error[E0507]: cannot move out of borrowed content
| cannot move out of borrowed content | cannot move out of borrowed content
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错误的核心是`cannot move out of type [T], a non-copy array`，对于非泛型版本的`largest`函数，我们只尝试了寻找最大的`i32`和`char`。正如第四章讨论过的，像`i32`和`char`这样的类型是已知大小的并可以储存在栈上，所以他们实现了`Copy` trait。当我们将`largest`函数改成使用泛型后，现在`list`参数的类型就有可能是没有实现`Copy` trait 的，这意味着我们可能不能将`list[0]`的值移动到`largest`变量中。 错误的核心是 `cannot move out of type [T], a non-copy array`，对于非泛型版本的 `largest` 函数，我们只尝试了寻找最大的 `i32` 和 `char`。正如第四章讨论过的，像 `i32` 和 `char` 这样的类型是已知大小的并可以储存在栈上，所以他们实现了 `Copy` trait。当我们将 `largest` 函数改成使用泛型后，现在 `list` 参数的类型就有可能是没有实现 `Copy` trait 的，这意味着我们可能不能将 `list[0]` 的值移动到 `largest` 变量中。
如果只想对实现了`Copy`的类型调用这些代码，可以在`T`的 trait bounds 中增加`Copy`！列表 10-15 中展示了一个可以编译的泛型版本的`largest`函数的完整代码，只要传递给`largest`的 slice 值的类型实现了`PartialOrd`和`Copy`这两个 trait，例如`i32`和`char`： 如果只想对实现了 `Copy` 的类型调用这些代码，可以在 `T` 的 trait bounds 中增加 `Copy`！列表 10-16 中展示了一个可以编译的泛型版本的 `largest` 函数的完整代码，只要传递给 `largest` 的 slice 值的类型实现了 `PartialOrd` 和 `Copy` 这两个 trait，例如 `i32` 和 `char`：
<span class="filename">Filename: src/main.rs</span> <span class="filename">文件名: src/main.rs</span>
```rust ```rust
use std::cmp::PartialOrd; use std::cmp::PartialOrd;
@ -297,24 +293,72 @@ fn largest<T: PartialOrd + Copy>(list: &[T]) -> T {
} }
fn main() { fn main() {
let numbers = vec![34, 50, 25, 100, 65]; let number_list = vec![34, 50, 25, 100, 65];
let result = largest(&numbers); let result = largest(&number_list);
println!("The largest number is {}", result); println!("The largest number is {}", result);
let chars = vec!['y', 'm', 'a', 'q']; let char_list = vec!['y', 'm', 'a', 'q'];
let result = largest(&chars); let result = largest(&char_list);
println!("The largest char is {}", result); println!("The largest char is {}", result);
} }
``` ```
<span class="caption">Listing 10-15: A working definition of the `largest` <span class="caption">列表 10-16：一个可以用于任何实现了 `PartialOrd` 和 `Copy` trait 的泛型的 `largest` 函数</span>
function that works on any generic type that implements the `PartialOrd` and
`Copy` traits</span>
如果并不希望限制`largest`函数只能用于实现了`Copy` trait 的类型，我们可以在`T`的 trait bounds 中指定`Clone`而不是`Copy`，并克隆 slice 的每一个值使得`largest`函数拥有其所有权。但是使用`clone`函数潜在意味着更多的堆分配，而且堆分配在涉及大量数据时可能会相当缓慢。另一种`largest`的实现方式是返回 slice 中一个`T`值的引用。如果我们将函数返回值从`T`改为`&T`并改变函数体使其能够返回一个引用，我们将不需要任何`Clone`或`Copy`的 trait bounds 而且也不会有任何的堆分配。尝试自己实现这种替代解决方式吧！ 如果并不希望限制 `largest` 函数只能用于实现了 `Copy` trait 的类型，我们可以在 `T` 的 trait bounds 中指定 `Clone` 而不是 `Copy`，并克隆 slice 的每一个值使得 `largest` 函数拥有其所有权。但是使用 `clone` 函数潜在意味着更多的堆分配，而且堆分配在涉及大量数据时可能会相当缓慢。另一种 `largest` 的实现方式是返回 slice 中一个 `T` 值的引用。如果我们将函数返回值从 `T` 改为 `&T` 并改变函数体使其能够返回一个引用，我们将不需要任何 `Clone` 或 `Copy` 的 trait bounds 而且也不会有任何的堆分配。尝试自己实现这种替代解决方式吧！
trait 和 trait bounds 让我们使用泛型类型参数来减少重复，并仍然能够向编译器明确指定泛型类型需要拥有哪些行为。因为我们向编译器提供了 trait bounds 信息，它就可以检查代码中所用到的具体类型是否提供了正确的行为。在动态类型语言中，如果我们尝试调用一个类型并没有实现的方法，会在运行时出现错误。Rust 将这些错误移动到了编译时，甚至在代码能够运行之前就强迫我们修复错误。另外，我们也无需编写运行时检查行为的代码，因为在编译时就已经检查过了，这样相比其他那些不愿放弃泛型灵活性的语言有更好的性能。 ### 使用 trait bound 有条件的实现方法
这里还有一种泛型，我们一直在使用它甚至都没有察觉它的存在，这就是**生命周期**（*lifetimes*）。不同于其他泛型帮助我们确保类型拥有期望的行为，生命周期则有助于确保引用在我们需要他们的时候一直有效。让我们学习生命周期是如何做到这些的。 通过使用带有 trati bound 的泛型 `impl` 块，可以有条件的只为实现了特定 trait 的类型实现方法。例如，列表 10-17 中的类型 `Pair<T>` 总是实现了 `new` 方法，不过只有 `Pair<T>` 内部的 `T` 实现了 `PartialOrd` trait 来允许比较和 `Display` trait 来启用打印，才会实现 `cmp_display`：
```rust
use std::fmt::Display;
struct Pair<T> {
x: T,
y: T,
}
impl<T> Pair<T> {
fn new(x: T, y: T) -> Self {
Self {
x,
y,
}
}
}
impl<T: Display + PartialOrd> Pair<T> {
fn cmp_display(&self) {
if self.x >= self.y {
println!("The largest member is x = {}", self.x);
} else {
println!("The largest member is y = {}", self.y);
}
}
}
```
<span class="caption">列表 10-17：根据 trait bound 在泛型上有条件的实现方法</span>
也可以对任何实现了特定 trait 的类型有条件的实现 trait。对任何满足特定 trait bound 的类型实现 trait 被称为 *blanket implementations*，他们被广泛的用于 Rust 标准库中。例如，标准库为任何实现了 `Display` trait 的类型实现了 `ToString` trait。这个 `impl` 块看起来像这样：
```rust,ignore
impl<T: Display> ToString for T {
// ...snip...
}
```
因为标准库有了这些 blanket implementation，我们可以对任何实现了 `Display` trait 的类型调用由 `ToString` 定义的 `to_string` 方法。例如，可以将整型转换为对应的 `String` 值，因为整型实现了 `Display`：
```rust
let s = 3.to_string();
```
blanket implementation 会出现在 trait 文档的 “Implementers” 部分。
trait 和 trait bound 让我们使用泛型类型参数来减少重复，并仍然能够向编译器明确指定泛型类型需要拥有哪些行为。因为我们向编译器提供了 trait bound 信息，它就可以检查代码中所用到的具体类型是否提供了正确的行为。在动态类型语言中，如果我们尝试调用一个类型并没有实现的方法，会在运行时出现错误。Rust 将这些错误移动到了编译时，甚至在代码能够运行之前就强迫我们修复错误。另外，我们也无需编写运行时检查行为的代码，因为在编译时就已经检查过了，这样相比其他那些不愿放弃泛型灵活性的语言有更好的性能。
这里还有一种泛型，我们一直在使用它甚至都没有察觉它的存在，这就是 **生命周期**（*lifetimes*）。不同于其他泛型帮助我们确保类型拥有期望的行为，生命周期则有助于确保引用在我们需要他们的时候一直有效。让我们学习生命周期是如何做到这些的。