newtype 和类型别名

2023-10-11 01:48| 来源: 网络整理| 查看: 265

深入 Rust 类型

弱弱地、不负责任地说，Rust 的学习难度之恶名，可能有一半来源于 Rust 的类型系统，而其中一半的一半则来自于本章节的内容。在本章，我们将重点学习如何创建自定义类型，以及了解何为动态大小的类型。

newtype

何为 newtype？简单来说，就是使用元组结构体的方式将已有的类型包裹起来：struct Meters(u32);，那么此处 Meters 就是一个 newtype。

为何需要 newtype？Rust 这多如繁星的 Old 类型满足不了我们吗？这是因为：

自定义类型可以让我们给出更有意义和可读性的类型名，例如与其使用 u32 作为距离的单位类型，我们可以使用 Meters，它的可读性要好得多对于某些场景，只有 newtype 可以很好地解决隐藏内部类型的细节

一箩筐的理由～～让我们先从第二点讲起。

为外部类型实现外部特征

在之前的章节中，我们有讲过，如果在外部类型上实现外部特征必须使用 newtype 的方式，否则你就得遵循孤儿规则：要为类型 A 实现特征 T，那么 A 或者 T 必须至少有一个在当前的作用范围内。

例如，如果想使用 println!("{}", v) 的方式去格式化输出一个动态数组 Vec，以期给用户提供更加清晰可读的内容，那么就需要为 Vec 实现 Display 特征，但是这里有一个问题： Vec 类型定义在标准库中，Display 亦然，这时就可以祭出大杀器 newtype 来解决：

use std::fmt; struct Wrapper(Vec); impl fmt::Display for Wrapper { fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result { write!(f, "[{}]", self.0.join(", ")) } } fn main() { let w = Wrapper(vec![String::from("hello"), String::from("world")]); println!("w = {}", w); }

如上所示，使用元组结构体语法 struct Wrapper(Vec) 创建了一个 newtype Wrapper，然后为它实现 Display 特征，最终实现了对 Vec 动态数组的格式化输出。

更好的可读性及类型异化

首先，更好的可读性不等于更少的代码（如果你学过 Scala，相信会深有体会），其次下面的例子只是一个示例，未必能体现出更好的可读性：

use std::ops::Add; use std::fmt; struct Meters(u32); impl fmt::Display for Meters { fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result { write!(f, "目标地点距离你{}米", self.0) } } impl Add for Meters { type Output = Self; fn add(self, other: Meters) -> Self { Self(self.0 + other.0) } } fn main() { let d = calculate_distance(Meters(10), Meters(20)); println!("{}", d); } fn calculate_distance(d1: Meters, d2: Meters) -> Meters { d1 + d2 }

上面代码创建了一个 newtype Meters，为其实现 Display 和 Add 特征，接着对两个距离进行求和计算，最终打印出该距离：

目标地点距离你30米

事实上，除了可读性外，还有一个极大的优点：如果给 calculate_distance 传一个其它的类型，例如 struct MilliMeters(u32);，该代码将无法编译。尽管 Meters 和 MilliMeters 都是对 u32 类型的简单包装，但是它们是不同的类型！

隐藏内部类型的细节

众所周知，Rust 的类型有很多自定义的方法，假如我们把某个类型传给了用户，但是又不想用户调用这些方法，就可以使用 newtype：

struct Meters(u32); fn main() { let i: u32 = 2; assert_eq!(i.pow(2), 4); let n = Meters(i); // 下面的代码将报错，因为`Meters`类型上没有`pow`方法 // assert_eq!(n.pow(2), 4); }

不过需要偷偷告诉你的是，这种方式实际上是掩耳盗铃，因为用户依然可以通过 n.0.pow(2) 的方式来调用内部类型的方法 :)

类型别名(Type Alias)

除了使用 newtype，我们还可以使用一个更传统的方式来创建新类型：类型别名

#![allow(unused)] fn main() { type Meters = u32 }

嗯，不得不说，类型别名的方式看起来比 newtype 顺眼的多，而且跟其它语言的使用方式几乎一致，但是：类型别名并不是一个独立的全新的类型，而是某一个类型的别名，因此编译器依然会把 Meters 当 u32 来使用：

#![allow(unused)] fn main() { type Meters = u32; let x: u32 = 5; let y: Meters = 5; println!("x + y = {}", x + y); }

上面的代码将顺利编译通过，但是如果你使用 newtype 模式，该代码将无情报错，简单做个总结：

类型别名仅仅是别名，只是为了让可读性更好，并不是全新的类型，newtype 才是！类型别名无法实现为外部类型实现外部特征等功能，而 newtype 可以

类型别名除了让类型可读性更好，还能减少模版代码的使用：

#![allow(unused)] fn main() { let f: Box) { // --snip-- } fn returns_long_type() -> Box，如果仔细看，会发现其实只有一个 Send 特征不认识，Send 是什么在这里不重要，你只需理解，f 就是一个 Box 类型的特征对象，实现了 Fn() 和 Send 特征，同时生命周期为 'static。

因为 f 的类型贼长，导致了后面我们在使用它时，到处都充斥这些不太优美的类型标注，好在类型别名可解君忧：

#![allow(unused)] fn main() { type Thunk = Box

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