第11章 特殊类型与 Trait

译文 · 基于 The Rust Reference

原文链接: https://doc.rust-lang.org/reference/special-types-and-traits.html

r[lang-types]

特殊类型与 Trait

r[lang-types.intro] 标准库中的某些类型与 trait 为 Rust 编译器所知。本章记录这些类型与 trait 的特殊功能。

r[lang-types.box]

Box<T>

r[lang-types.box.intro] [Box<T>] 具有若干目前不允许用户自定义类型拥有的特殊功能。

r[lang-types.box.deref]

• Box<T> 的解引用运算符产生一个可以移出的场所。这意味着 * 运算符以及 Box<T> 的析构器是语言内建的。

r[lang-types.box.receiver]

• 方法可以将 Box<Self> 作为接收者。

r[lang-types.box.fundamental]

• 可以在与 T 相同的 crate 中为 Box<T> 实现 trait，而孤儿规则对其他泛型类型会禁止这种做法。

r[lang-types.rc]

Rc<T>

r[lang-types.rc.receiver] 方法可以将 Rc<Self> 作为接收者。

r[lang-types.arc]

Arc<T>

r[lang-types.arc.receiver] 方法可以将 Arc<Self> 作为接收者。

r[lang-types.pin]

Pin<P>

r[lang-types.pin.receiver] 方法可以将 Pin<P> 作为接收者。

r[lang-types.unsafe-cell]

UnsafeCell<T>

r[lang-types.unsafe-cell.interior-mut] [std::cell::UnsafeCell<T>] 用于内部可变性。它确保编译器不会对此类类型执行不正确的优化。

r[lang-types.unsafe-cell.read-only-alloc] 它还确保类型具有内部可变性的 static 项 不会被放入标记为只读的内存中。

r[lang-types.phantom-data]

PhantomData<T>

[std::marker::PhantomData<T>] 是一种零大小、最小对齐的类型；就变性、析构检查以及自动 trait而言，它被视为拥有一个 T。

r[lang-types.va-list]

VaList<'_>

VaList 用于 C 可变参数函数。

注意 VaList 在 ABI 上与 C 的 va_list 类型兼容；参见 [items.fn.c-variadic.abi-compatibility]。

r[lang-types.ops]

运算符 trait

[std::ops] 与 [std::cmp] 中的 trait 用于重载运算符、索引表达式以及调用表达式。

r[lang-types.deref]

Deref 与 DerefMut

除了重载一元 * 运算符外，Deref 与 DerefMut 还用于方法解析以及解引用强制转换。

r[lang-types.drop]

Drop

[Drop] trait 提供析构器，在该类型的值将被销毁时运行。

r[lang-types.copy]

Copy

r[lang-types.copy.intro] [Copy] trait 会改变实现它的类型的语义。

r[lang-types.copy.behavior] 实现了 Copy 的类型的值在赋值时会被复制，而不是移动。

r[lang-types.copy.constraint] Copy 只能为未实现 Drop、且其所有字段都是 Copy 的类型实现。对枚举而言，这意味着所有变体的所有字段都必须是 Copy。对联合体而言，这意味着所有变体都必须是 Copy。

r[lang-types.copy.builtin-types] 编译器会为以下类型实现 Copy：

r[lang-types.copy.tuple]

• 由 Copy 类型组成的元组

r[lang-types.copy.fn-pointer]

• 函数指针

r[lang-types.copy.fn-item]

• 函数项

r[lang-types.copy.closure]

• 未捕获任何值、或仅捕获 Copy 类型值的闭包

r[lang-types.clone]

Clone

r[lang-types.clone.intro] [Clone] trait 是 Copy 的超 trait，因此也需要由编译器生成实现。

r[lang-types.clone.builtin-types] 编译器为以下类型实现它：

r[lang-types.clone.builtin-copy]

• 具有内建 Copy 实现的类型（见上文）

r[lang-types.clone.tuple]

• 由 Clone 类型组成的元组

r[lang-types.clone.closure]

• 仅捕获 Clone 类型值、或未从环境捕获任何值的闭包

r[lang-types.send]

Send

[Send] trait 表示该类型的值可以安全地从一个线程发送到另一个线程。

r[lang-types.sync]

Sync

r[lang-types.sync.intro] [Sync] trait 表示该类型的值可以安全地在多个线程之间共享。

r[lang-types.sync.static-constraint] 用于不可变 static 项 的所有类型都必须实现此 trait。

r[lang-types.termination]

Termination

Termination trait 表示 main 函数与测试函数可接受的返回类型。

r[lang-types.auto-traits]

自动 trait

[Send]、[Sync]、Unpin、UnwindSafe 与 RefUnwindSafe trait 是自动 trait。自动 trait 具有特殊性质。

r[lang-types.auto-traits.auto-impl] 若未为给定类型写出自动 trait 的显式实现或否定实现，则编译器会按下列规则自动实现它：

r[lang-types.auto-traits.builtin-composite]

• 若 T 实现该 trait，则 &T、&mut T、*const T、*mut T、[T; n] 与 [T] 也实现该 trait。

r[lang-types.auto-traits.fn-item-pointer]

• 函数项类型与函数指针自动实现该 trait。

r[lang-types.auto-traits.aggregate]

• 若结构体、枚举、联合体与元组的所有字段都实现该 trait，则它们也实现该 trait。

r[lang-types.auto-traits.closure]

• 若闭包所捕获的所有类型都实现该 trait，则闭包也实现该 trait。以共享引用捕获 T、以值捕获 U 的闭包，会实现 &T 与 U 都实现的那些自动 trait。

r[lang-types.auto-traits.generic-impl] 对于泛型类型（将上述内建类型视为关于 T 的泛型），若已有泛型实现可用，则对于本可使用该实现、但因不满足所需 trait 约束而无法使用的类型，编译器不会自动实现。例如，标准库为所有 T: Sync 的 &T 实现了 Send；这意味着若 T 是 Send 但不是 Sync，编译器不会为 &T 实现 Send。

r[lang-types.auto-traits.negative] 自动 trait 也可以有否定实现，在标准库文档中写作 impl !AutoTrait for T，用于覆盖自动实现。例如 *mut T 有 Send 的否定实现，因此即便 T 是 Send，*mut T 也不是 Send。目前尚无稳定方式指定额外的否定实现；它们仅存在于标准库中。

r[lang-types.auto-traits.trait-object-marker] 自动 trait 可以作为额外约束添加到任何trait 对象上，即便通常只允许一个 trait。例如，Box<dyn Debug + Send + UnwindSafe> 是有效类型。

r[lang-types.sized]

Sized

r[lang-types.sized.intro] [Sized] trait 表示该类型的大小在编译时已知；也就是说，它不是动态大小类型。

r[lang-types.sized.implicit-sized] 类型参数（trait 中的 Self 除外）默认是 Sized 的，关联类型亦然。

r[lang-types.sized.implicit-impl] Sized 始终由编译器自动实现，而非由实现项实现。

r[lang-types.sized.relaxation] 这些隐式的 Sized 约束可通过使用特殊的 ?Sized 约束来放宽。