30天拿下Rust之泛型

概述

        在rust语言中，泛型是一种强大的工具，它允许我们编写可复用且灵活的代码。通过泛型，我们可以创建适用于多种类型的数据结构和函数，而无需为每种类型都重复编写相同的逻辑。在Rust中，泛型通过指定类型参数来实现，这些类型参数会在编译时被具体类型所替换。

泛型函数

        泛型函数允许我们定义可以在多种类型上操作的函数，而无需为每种类型单独编写函数。在函数签名中，我们可以使用类型参数来指定可以接受哪些类型。

use std::fmt::Display;

// 泛型函数，T是类型参数
fn print_value<T: Display>(value: T) {
    println!("value is: {}", value);
}

fn main() {
    // 使用整数类型打印
    print_value(666);

    // 使用字符串类型打印
    print_value("CSDN");
}

        在上面的示例代码中，T是一个类型参数，它实现了Display特征。当调用print_value函数时，编译器会根据传入的实际参数类型推断出T的具体类型。

泛型结构体

        除了泛型函数，Rust还允许我们定义泛型结构体。在泛型结构体中，我们可以使用类型参数来声明字段。

struct Block<T> {
    value: T
}

fn main() {
    // 包含整数类型值的Block
    let block1 = Block { value: 66 };
    println!("{}", block1.value);

    // 包含字符串类型值的Block
    let block2 = Block { value: "CSDN".to_string() };
    println!("{}", block2.value);
}

        在上面的示例代码中，我们首先定义了一个名为Block的泛型结构体，它有一个类型为T的字段value。然后，我们可以创建包含不同类型值的Block实例。最后，我们打印输出了Block实例的value字段。

        在Rust中，我们还可以定义具有多个类型参数的泛型函数或结构体。

struct CustomPair<T, U> {
    first: T,
    second: U,
}

impl<T, U> CustomPair<T, U> {
    fn new(first: T, second: U) -> Self {
        CustomPair { first, second }
    }
}

fn main() {
     // 创建一个CustomPair，第一个是整数类型，第二个是字符串类型
     let pair1 = CustomPair::new(66, "CSDN".to_string());
     // 输出：66 CSDN
     println!("{} {}", pair1.first, pair1.second);

     // 创建一个CustomPair，第一个是字符串类型，第二个是浮点数类型
     let pair2: CustomPair<String, f64> = CustomPair::new("sin".to_string(), 3.14);
     // 输出：sin 3.14
     println!("{} {}", pair2.first, pair2.second);
}

        在上面的示例代码中，T和U是独立的类型参数。当实例化这样的泛型时，编译器会根据实际传入的类型推断出这些类型参数的具体类型。创建CustomPair类型的实例pair1时，第一个是整数类型，第二个是字符串类型。创建CustomPair类型的实例pair2时，第一个是字符串类型，第二个是浮点数类型。

泛型方法

        泛型方法是指在泛型结构体或泛型枚举上定义的方法，它可以使用结构体或枚举中的类型参数。

struct Container<T> {
    value: T,
}

impl<T> Container<T> {
    // 接受任何类型T作为输入，返回该类型的引用
    fn get_value(&self) -> &T {
        &self.value
    }

    // 接受另一个Container作为输入
    fn replace_with<U>(&mut self, other: Container<U>)
    where
        T: Copy,
        U: Into<T>,
    {
        let new_value = other.value.into();
        self.value = new_value;
    }
}

fn main() {
    let mut container1 = Container { value: 66 };
    // 输出：66
    println!("{}", container1.get_value());

    let container2 = Container { value: "CSDN".to_string() };
    container1.replace_with(Container { value: 100 });
    // 输出：100
    println!("{}", container1.get_value());
}

        在上面的示例代码中，Container结构体有一个类型参数T。get_value方法是一个泛型方法，因此适用于所有类型的Container实例。replace_with方法也是一个泛型方法，但它通过where子句引入了更多的类型约束。

        1、T: Copy约束表明方法操作的类型T必须实现Copy特征。

        2、U: Into<T>约束意味着第二个Container的类型参数U可以转换为T。

        通过这样的泛型方法，我们可以编写更加通用、可复用的代码，在不同的数据类型上都表现出一致的行为。

        在本篇的内容中，我们实际上已经接触到了不少特征的概念，比如：Display特征、Copy特征等。在下一篇文章中，我们将详细介绍Rust的特征，也就是Trait。