rust的范型语法，求解答！

ishiguang 发表于 2021-06-29 16:25

Tags：范型,关联类型

1.声明了一个范型结构体：

struct Complex<T> {
    re: T,
    im: T
}

2.为结构体实现+操作符操作，即实现 Add trait

impl<T: Add<T, Output=T>> Add for Complex<T> {
    type Output = Complex<T>;

    fn add(self, rhs: Complex<T>) -> Self::Output {
        Complex { re: self.re + rhs.re, im: self.im + rhs.im }
    }
}

3.问题就出现在这个 T: Add<T, Output=T>，系统的 Add trait的定义为 pub trait Add<Rhs = Self> {...} 明明范型参数只有一个 Rhs，并且默认值是Self，为什么那段代码可以写成 Add<T, Output=T>，这里明明有 2 个范型参数呢，一个T，一个Output，有点看不明白，另外Output=T应该对Output设置默认值吧，但是方法定义里面又定义了type Output = Complex<T>，感觉好绕。

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Pikachu 2021-06-30 06:43

最后放一下可执行的rust playground代码，是我上面回复里面用到的例子。

rust playground

Pikachu 2021-06-30 06:35

问题大体可以分成两个部分，第一是对于Add trait的理解，第二是对于impl<T>的理解。

首先，Add trait是这么定义的。

pub trait Add<Rhs = Self> {
    type Output;
    #[must_use]
    pub fn add(self, rhs: Rhs) -> Self::Output;
}

所以在形如a+b=c的式子中，涉及了三种类型：加号左边a是Self类型，加号右边b是Rhs类型，最终的结果c是Output类型。这三种类型之间没有任何联系（尽管在默认情况下，Rhs和Self是同一种类型，但它们可以是不同的）。所以我们可以实现下面这种这种例子。其中Output类型被称为associate type，因为当加号左右两边的类型已知时，结果的类型也应当唯一确定。关于associate type的更多内容，请阅读The book 19.2。

use std::ops::Add;

struct A(pub u32);
struct B(pub u32);
struct C(pub u32);

impl Add<B> for A {
    type Output = C;

    fn add(self, rhs: B) -> Self::Output {
        let A(a) = self;
        let B(b) = rhs;
        C(a + b)
    }
}

然后是关于impl<T>的理解。我把Complex的例子修改如下（和原问题中的代码不是一回事了）。用where来表明trait bound会更清晰一点。

impl<T, U> Add<Complex<U>> for Complex<T>
where
    T: Add<U>,
{
    type Output = Complex<<T as Add<U>>::Output>;

    fn add(self, rhs: Complex<U>) -> Self::Output {
        Self::Output {
            re: self.re + rhs.re,
            im: self.im + rhs.im,
        }
    }
}

上面的前三行代码读作：

“如果T和U之间可以做加法运算，那么实现Complex<T>和Complex<U>之间的加法。”

上面的第五行代码读作：

“把T+U的结果类型记作K，则Complex<T>+Complex<U>的结果类型是Complex<K>。”

最后我们回到原本的问题上来，题目中的代码读作：

“如果T和T之间可以做加法运算，而且结果的类型也是T，那么实现Complex<T>和Complex<T>之间的加法，其结果类型是Complex<T>。”

作者 ishiguang 2021-06-29 17:13

看了一本书，精通rust（第二版），里面的事例代码。

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ges-AS: Add里面的Output是关联类型，必须要指定，因为有计算结果与左右两个数据类型不一样的可能（比如-1开方） T的Add和Complex的Add要分开来看，impl里面都是属于描述Complex的，外面是描述T的（ps：话说为什么要搞一个范型，直接f64不行吗）

ges-AS 2021-06-29 16:59

Add里面的Output是关联类型，必须要指定，因为有计算结果与左右两个数据类型不一样的可能（比如-1开方） T的Add和Complex的Add要分开来看，impl里面都是属于描述Complex的，外面是描述T的（ps：话说为什么要搞一个范型，直接f64不行吗）

Grobycn 2021-06-29 16:53

Output 是 associated type

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