09｜初识trait：协议约束与能力配置

唐刚

你好，我是 Mike。今天我们来一起学习 trait。
trait 在 Rust 中非常重要。如果说所有权是 Rust 中的九阳神功（内功护体），那么类型系统（types + trait）就是 Rust 中的降龙十八掌，学好了便如摧枯拉朽般解决问题。另外一方面，如果把 Rust 比作一个 AI 人的话，那么所有权相当于 Rust 的心脏，类型 + trait 相当于这个 AI 人的大脑。
好了，我就不卖关子了。前面我们已经学习了所有权，现在我们来了解一下这个 trait 到底是什么。
注：所有权是这门课程的主线，会一直贯穿到最后。
trait 是什么？trait 用中文来讲就是特征，但是我倾向于不翻译。因为 trait 本身很简单，它就是一个标记（marker 或 tag）而已。比如 trait TraitA {} 就定义了一个 trait，TraitA。
只不过这个标记被用在特定的地方，也就是类型参数的后面，用来限定（bound）这个类型参数可能的类型范围。所以 trait 往往是跟类型参数结合起来使用的。比如 T: TraitA 就是使用 TraitA 对类型参数 T 进行限制。
这么讲起来比较抽象，我们下面举例说明。
trait 是一种约束我们先回忆一下第 7 讲的一个例子。
struct Point<T> {
    x: T,
    y: T,
}
fn print<T: std::fmt::Display>(p: Point<T>) {
    println!("Point {}, {}", p.x, p.y);
}
fn main() {
    let p = Point {x: 10, y: 20};
    print(p);
    let p = Point {x: 10.2, y: 20.4};
    print(p);
}
// 输出 
Point 10, 20
Point 10.2, 20.4

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解释
总结

Rust中的trait是一种强大的特性，通过约束和能力配置来限定类型参数的类型范围，并为具体类型提供能力。本文通过示例代码展示了trait的约束作用，以及如何为具体类型提供能力。同时，还介绍了如何实现trait以及多trait组合的约束表达式。Trait作为一种协议，强制不同成员之间达成一致，适合团队开发。文章还介绍了Where语法来解决过多的trait约束问题。另外，还讨论了约束依赖、约束中同名方法的访问、用trait实现能力配置、约束可按需配置以及孤儿规则等内容。总的来说，trait在Rust中扮演着重要的角色，对类型参数进行约束的同时，也为具体类型提供了能力，使得代码更加灵活和优雅。Trait的引入是为了对泛型的类型空间进行约束，进入约束的同时也就提供了能力，约束与能力是一体两面。文章还强调了Rust是一门面向约束编程的语言，这是Rust的独特设计和灵魂。

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Mike Tang
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神说，众生平等。Rust说，众trait平等。
2023-11-09归属地：重庆
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下雨天
trait 的依赖：小明要听从数学老师，语文老师，英语老师的话。老师之间是平等关系，多个依赖平等，最小依赖选择自己喜欢滴功能。 OOP 继承：小明要听他爸，他爷爷，他曾祖父的话。继承之间存在父子关系，继承过来一堆破属性和方法，也许根本不是自己想要滴，还要负重前行。
作者回复: 太形象了，10000个赞
2023-11-08归属地：湖北
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weineel
在语法层面实践了组合优于继承。
作者回复: 对的对的.
2024-01-01归属地：江苏
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superggn
笔记一般我们说关联类型 / associated types 的时候，说的是 trait 底下的 type 关联类型就是跟着 trait 走的泛型至于啥时候关联类型要具化 / 单态化 / 具体写明白是啥？得在 impl trait for typeA 的时候写清楚一般说 A 有 trait bound，意思就是这个 A 必须实现某个 trait 我们不仅可以搞 trait bound, 有 trait bound 之后在 where clause 里还可以搞 trait type bound： `T: trait A, T::typeB: Debug + PartialEq` 为啥调用 trait 方法还需要 use trait? 因为 rust 不会大海捞针遍历所有 trait 找方法，你得先指定在哪儿找
作者回复: 非常🎉棒
2023-12-15归属地：北京
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$侯
既然关联类型作为占位符，那为什么这样会报错呢，按我理解理占位符应该不需要事先声明 pub trait Sport { type SportType; fn play(&self, st: SportType); } fn main() {} error[E0412]: cannot find type `SportType` in this scope --> src\main.rs:4:24 | 4 | fn play(&self, st: SportType); | ^^^^^^^^^ help: you might have meant to use the associated type: `Self::SportType`
作者回复: 他提示了，用 Self::SportType，完整路径。我发现我那个例子也漏了，我加上。
2023-11-17归属地：浙江
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cluski
个人理解，trait很像Java中的interface。Java的interface可以作为某种能力的抽象，并且在泛型的使用中，可以起到限制的作用。 Java、C++等OOP语言中的继承个人感觉更多是在强调is-a这个概念。例如，男人是一个人，鸽子是一个鸟这类。与Rust的trait更加强调的一种能力和约束。
作者回复: 对的。rust的trait将模型从oop的等级森严的牢房里面解救出来了
2023-11-08归属地：江苏
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啊良梓是我
有没有入门项目来练练手，看完就忘了，不上手的话
作者回复: 后面实战篇就是几个入门的项目
2024-03-06归属地：广东
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飞了的鸭子被煮了
trait 不需要考虑层级关系，感觉类型的约束更加原子化了，被消费时不需要考虑那么多的耦合。
作者回复: 👍👍
2024-01-22归属地：湖南
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千回百转无劫山
从python过来的，只能说打开了新世界的大门
作者回复: rust不给开发者设置天花板
2023-12-27归属地：北京
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superggn
思考题（我从 python 来的， cpp 和 java 没学过） OOP class 里有各种方法，搞个子类就可以对基类进行各种修改定义个 class, class 里有各种方法（包括 static method 啥的）大部分情况是一个树形结构面向 trait bound 编程 trait 类似于 OOP 里搞一个标准基类，然后来回继承，不同点在于更灵活或者类似于 python3 里的 mixin（这玩意我没怎么玩过，不熟，但看过同事写的代码），搞个 must implement 的 abstract method 感觉也差不多引用来引用去，飞来飞去~ 这种思考题没啥感觉，反正我也不会写，随便叨叨，等全都刷一遍之后可能会有别的感想
作者回复: 最好不要通过继承那个思维来理解，对的，先刷完一遍再回头来看。
2023-12-15归属地：北京
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