3.5.5 PhantomData 与类型（实现）

译文 · 基于 Comprehensive Rust

原文链接: https://google.github.io/comprehensive-rust/idiomatic/leveraging-the-type-system/borrow-checker-invariants/phantomdata-02-types-implemented.html

3.5.5 PhantomData 与类型（实现）

通过添加类型参数来解决上一页的问题。

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// Copyright 2025 Google LLC
// SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
// use std::marker::PhantomData;

pub struct ChatId<T> { id: u64, tag: T }

pub struct UserTag;
pub struct AdminTag;

pub trait ChatUser {/* ... */}
pub trait ChatAdmin {/* ... */}

impl ChatUser for UserTag {/* ... */}
impl ChatUser for AdminTag {/* ... */} // 管理员也是用户
impl ChatAdmin for AdminTag {/* ... */}

// impl <T> Debug for UserTag<T> {/* ... */}
// impl <T> PartialEq for UserTag<T> {/* ... */}
// impl <T> Eq for UserTag<T> {/* ... */}
// 以此类推 ...

impl <T: ChatUser> ChatId<T> {/* 用户及以上的全部功能 */}
impl <T: ChatAdmin> ChatId<T> {/* 仅管理员的全部功能 */}

fn main() {}

• 这里我们使用类型参数，并将权限关在实现不同权限 trait 的「标签」类型后面。

  标签类型（或标记类型）是零大小类型，对用户与 API 设计者有某种语义含义。

• 提问：让它成为该类型的实际实例会带来什么问题？

  答：若它不是零大小类型（如 () 或 struct MyTag;），那么当我们只关心仅在编译期相关的类型信息时，会分配比需要更多的内存。

• 演示：完全去掉 tag 值，然后编译！

  这不会编译，因为有一个未使用的（phantom）类型参数。

  这正是 PhantomData 出场之处！

• 演示：取消注释 PhantomData 导入，并将 ChatId<T> 改为如下：

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  // Copyright 2025 Google LLC // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 # pub struct ChatId<T> { id: u64, tag: PhantomData<T>, }

• PhantomData<T> 是带类型参数的零大小类型。我们可以像其他 ZST 一样构造它的值： let phantom: PhantomData<UserTag> = PhantomData;，或使用 PhantomData::default() 实现。

  演示：为 ChatId<T> 实现 From<u64>，强调 PhantomData 的构造

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  // Copyright 2025 Google LLC // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 # impl<T> From<u64> for ChatId<T> { fn from(value: u64) -> Self { ChatId { id: value, // 或 `PhantomData::default()` tag: PhantomData, } } }

• PhantomData 可作为 Typestate 模式的一部分，使数据具有相同结构但不同方法，例如让 TaggedData<Start> 实现 TaggedData<End> 没有的方法或 trait 实现。