07-类型检查

译文 · 基于 Clippy Documentation

类型检查

原文链接: https://doc.rust-lang.org/nightly/clippy/development/type_checking.html

开发新 lint 或改进现有 lint 时，我们可能出于多种原因需要获取表达式 Expr 的类型 Ty。这可以通过 LateLintPass 可用的 LateContext 实现。

LateContext 与 TypeckResults

lint 上下文 LateContext 与 TypeckResults（由 LateContext::typeck_results 返回）是 LateLintPass 中最有用的两个数据结构。它们让我们能跳转到类型定义及其他编译阶段（如 HIR）。

注意：LateContext.typeck_results 的返回类型是 TypeckResults，在类型检查步骤中创建，包含表达式类型、方法解析方式等有用信息。

TypeckResults 包含 expr_ty 等有用方法，可访问给定表达式底层的 Ty 结构。

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pub fn expr_ty(&self, expr: &Expr<'_>) -> Ty<'tcx>

顺带说明，除 expr_ty 外，TypeckResults 还有 pat_ty() 方法，用于从模式获取类型。

Ty

Ty 结构体包含表达式的类型信息。 让我们查看 rustc_middle 的 Ty 结构体：

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pub struct Ty<'tcx>(Interned<'tcx, WithStableHash<TyS<'tcx>>>);

乍一看该结构体颇为晦涩，但细看会发现它包含许多对类型检查有用的方法。

例如 is_char 检查给定 Ty 是否对应原生字符类型。

is_* 用法

某些场景下，我们只需检查表达式的 Ty 是否为特定类型（如 char），可写：

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impl LateLintPass<'_> for MyStructLint {
    fn check_expr(&mut self, cx: &LateContext<'_>, expr: &Expr<'_>) {
        // 获取 `expr` 的类型
        let ty = cx.typeck_results().expr_ty(expr);

        // 检查该表达式的 `Ty` 是否为字符类型
        if ty.is_char() {
            println!("Our expression is a char!");
        }
    }
}

此外，若查看 is_char 的源码，会发现：

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#[inline]
pub fn is_char(self) -> bool {
    matches!(self.kind(), Char)
}

我们发现了 Ty 的 kind() 方法，它提供 Ty 的 TyKind。

TyKind

TyKind 定义 Rust 类型系统中的类型种类。 查看 TyKind 文档，可见它是包含 Bool、Int、Ref 等 25 个以上变体的枚举。

kind 用法

Ty 的 TyKind 可通过 Ty.kind() 方法 获取。 在 Clippy 中，我们常用该方法进行模式匹配。

例如要检查是否为 struct，可判断 ty.kind 是否为 Adt（代数数据类型）且其 AdtDef 为 struct：

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impl LateLintPass<'_> for MyStructLint {
    fn check_expr(&mut self, cx: &LateContext<'_>, expr: &Expr<'_>) {
        // 获取 `expr` 的类型
        let ty = cx.typeck_results().expr_ty(expr);
        // 匹配其 kind 以进入类型
        match ty.kind() {
            ty::Adt(adt_def, _) if adt_def.is_struct() => println!("Our `expr` is a struct!"),
            _ => ()
        }
    }
}

hir::Ty 与 ty::Ty

本文一直在讨论 ty::Ty，但 hir::Ty 同样重要。

hir::Ty 表示用户所写的内容，而 ty::Ty 是编译器如何看待该类型，包含更多信息。示例：

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fn foo(x: u32) -> u32 { x }

此处 HIR 看到的类型未经「深思」：函数接受 u32 并返回 u32。对 hir::Ty 而言，它们可能是不同类型。但在 ty::Ty 层面，编译器理解它们是同一类型，包括生命周期等细节……

要从 hir::Ty 得到 ty::Ty，在函数体外可用 lower_ty， 在函数体内可用 TypeckResults::node_type()。

警告：不要在函数体内使用 lower_ty，否则可能导致 ICE。

以编程方式创建类型

以编程方式创建类型的常见用例是检查某类型是否实现某 trait（见 Trait 检查）。

以下示例创建 u8 切片类型 Ty，即 [u8]：

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use rustc_middle::ty::Ty;
// 假设可访问 LateContext
let ty = Ty::new_slice(cx.tcx, Ty::new_u8());

一般而言，我们依赖 Ty::new_* 方法。这些方法定义类型系统与 trait 系统用来定义和理解所写代码的基本构建块。

有用链接

以下是进一步探索本章概念的链接：

• 编译阶段
• 诊断项（Diagnostic items）
• 类型检查
• Ty 模块