05-集合是智能指针

译文 · 基于 Rust Design Patterns

原文链接: https://rust-unofficial.github.io/patterns/idioms/deref.html

集合是智能指针

描述

使用 Deref trait， 把集合当作智能指针来对待，从而提供数据的所有权视图和借用视图。

示例

use std::ops::Deref;

struct Vec<T> {
    data: RawVec<T>,
    //..
}

impl<T> Deref for Vec<T> {
    type Target = [T];

    fn deref(&self) -> &[T] {
        //..
    }
}

Vec<T> 是 T 的所有权集合，而切片（&[T]）是 T 的借用集合。 为 Vec 实现 Deref 允许从 &Vec<T> 到 &[T] 的隐式解引用， 并把这种关系纳入自动解引用搜索。你可能期望为 Vec 实现的大多数方法，实际上是为切片实现的。

String 和 &str 也有类似关系。

动机

所有权和借用是 Rust 语言的关键方面。数据结构必须妥善考虑这些语义，才能提供良好的用户体验。 在实现拥有其数据的数据结构时，提供该数据的借用视图可以带来更灵活的 API。

优点

大多数方法可以只为借用视图实现，然后它们会隐式地可用于所有权视图。

让客户端可以选择借用数据还是取得数据的所有权。

缺点

仅通过解引用才可用的方法和 trait 在约束检查时不会被考虑，因此使用此模式的数据结构做泛型编程时会变得复杂 （参见 Borrow 和 AsRef trait 等）。

讨论

智能指针和集合是类比的：智能指针指向单个对象，而集合指向多个对象。从类型系统的角度看， 两者几乎没有区别。如果访问每个数据的唯一途径是通过该集合，并且集合负责删除这些数据 （即便在共享所有权的情况下，某种借用视图也可能是合适的），那么集合就拥有其数据。 如果集合拥有其数据，通常有用的做法是提供数据的借用视图，以便可以多次引用它。

大多数智能指针（例如 Foo<T>）实现 Deref<Target=T>。然而，集合通常会解引用到自定义类型。 [T] 和 str 有一些语言支持，但在一般情形下这并非必要。Foo<T> 可以实现 Deref<Target=Bar<T>>， 其中 Bar 是动态大小类型，而 &Bar<T> 是 Foo<T> 中数据的借用视图。

通常，有序集合会为 Range 实现 Index 以提供切片语法。目标类型将是借用视图。

参见

• Deref 多态反模式。
• Deref trait 文档。