04-用自定义 trait 避免复杂类型约束
用自定义 trait 避免复杂类型约束 — Rust Design Patterns
译文 · 基于 Rust Design Patterns
原文链接: https://rust-unofficial.github.io/patterns/patterns/structural/trait-for-bounds.html
用自定义 trait 避免复杂类型约束
描述
Trait 约束有时会变得相当难用，尤其是当涉及某个 Fn trait，并对输出类型有特定要求时。在这种情况下，引入一个新 trait 可能有助于减少冗长、消除一些类型参数，从而提高表达力。这样的 trait 可以伴随一个对所有满足原始约束的类型的泛型 impl。
示例
让我们想象某种监控或信息收集系统。系统从各种来源检索不同类型的值。它可能从中推导出某种表示问题的状态。例如，空闲内存总量应高于某个阈值，且 id 为 0 的用户应始终名为 “root”。
出于管理原因，我们可能希望在顶层做类型擦除。然而，我们也需要为特定类型的数据源提供具体的（用户可配置的）评估（例如数值类型的阈值与范围）。由于这些值的来源多种多样，我们可能选择以闭包形式提供数据源，在调用时返回值。因为我们很可能从操作系统获取这些值，所以很可能面对可能失败的操作。
于是，我们可能最终采用以下类型与 trait 来处理特定值：
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| use std::fmt::Display;
struct Value<G: FnMut() -> Result<T, Error>, S: Fn(&T) -> Status, T: Display> {
value: Option<T>,
getter: G,
status: S,
}
impl<G: FnMut() -> Result<T, Error>, S: Fn(&T) -> Status, T: Display> Value<G, S, T> {
pub fn update(&mut self) -> Result<(), Error> {
(self.getter)().map(|v| self.value = Some(v))
}
pub fn value(&self) -> Option<&T> {
self.value.as_ref()
}
pub fn status(&self) -> Option<Status> {
self.value().map(&self.status)
}
}
// ...
enum Status {
// ...
}
struct Error {
// ...
}
|
有了这些类型，我们至少会在几处重复 G 的 trait 约束。可读性受损，部分原因是 getter 返回 Result。为“getter”引入约束，可以带来更具表达力的约束，并消除其中一个类型参数：
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| # use std::fmt::Display;
trait Getter {
type Output: Display;
fn get_value(&mut self) -> Result<Self::Output, Error>;
}
impl<F: FnMut() -> Result<T, Error>, T: Display> Getter for F {
type Output = T;
fn get_value(&mut self) -> Result<Self::Output, Error> {
self()
}
}
struct Value<G: Getter, S: Fn(&G::Output) -> Status> {
value: Option<G::Output>,
getter: G,
status: S,
}
// ...
# enum Status {}
# struct Error;
|
优点
引入新 trait 有助于简化类型约束，尤其是通过消除类型参数。给新 trait 起一个好名字也会使约束更具表达力。作为抽象，新 trait 本身也带来机会，包括：
- 实现该新 trait 的额外、特化类型（例如表示某种恒等），以及其他有用的 trait，如
Default，以及 - 额外方法，只要它们能为所有相关类型实现。
缺点
引入像 trait 这样的新项意味着我们需要为它找到合适的名称与位置。这也意味着使用原有功能的用户需要多调查一项。取决于呈现方式，可能不会立刻明显：在上面的示例中，一个简单的闭包就可以用作 Getter。