05-子类型与可变性
子类型与可变性 — The Rust Reference
译文 · 基于 The Rust Reference
原文链接: https://doc.rust-lang.org/reference/subtyping.html
r[subtype]
子类型与可变性
r[subtype.intro]
子类型是隐式的，可以发生在类型检查或推断的任何阶段。
r[subtype.kinds]
子类型仅限于两种情形：关于生命周期的型变，以及带有高阶生命周期的类型之间。若我们从类型中抹去生命周期，则唯一的子类型关系将来自类型相等。
考虑下面的例子：字符串字面量总是具有 'static 生命周期。尽管如此，我们仍可以将 s 赋给 t：
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| fn bar<'a>() {
let s: &'static str = "hi";
let t: &'a str = s;
}
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由于 'static 长于生命周期参数 'a，&'static str 是 &'a str 的子类型。
r[subtype.higher-ranked]
高阶函数指针和 trait 对象还有另一种子类型关系。它们是通过对高阶生命周期进行代换所得到类型的子类型。一些例子：
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| // 此处用 'static 代换 'a
let subtype: &(for<'a> fn(&'a i32) -> &'a i32) = &((|x| x) as fn(&_) -> &_);
let supertype: &(fn(&'static i32) -> &'static i32) = subtype;
// 这对 trait 对象同样适用
let subtype: &(dyn for<'a> Fn(&'a i32) -> &'a i32) = &|x| x;
let supertype: &(dyn Fn(&'static i32) -> &'static i32) = subtype;
// 我们也可以用一个高阶生命周期代换另一个
let subtype: &(for<'a, 'b> fn(&'a i32, &'b i32)) = &((|x, y| {}) as fn(&_, &_));
let supertype: &for<'c> fn(&'c i32, &'c i32) = subtype;
|
r[subtyping.variance]
型变
r[subtyping.variance.intro]
型变是泛型类型相对于其参数所具有的性质。泛型类型在某个参数上的 型变 描述了该参数的子类型关系如何影响该类型的子类型关系。
r[subtyping.variance.covariant]
- 若
T 是 U 的子类型蕴含 F<T> 是 F<U> 的子类型（子类型关系「穿透」），则 F<T> 在 T 上是 协变 的
r[subtyping.variance.contravariant]
- 若
T 是 U 的子类型蕴含 F<U> 是 F<T> 的子类型，则 F<T> 在 T 上是 逆变 的
r[subtyping.variance.invariant]
- 否则
F<T> 在 T 上是 不变 的（无法推导出子类型关系）
r[subtyping.variance.builtin-types]
类型的型变按如下方式自动确定
| 类型 | 在 'a 上的型变 | 在 T 上的型变 |
|---|
&'a T | 协变 | 协变 |
&'a mut T | 协变 | 不变 |
*const T | | 协变 |
*mut T | | 不变 |
[T] 和 [T; n] | | 协变 |
fn() -> T | | 协变 |
fn(T) -> () | | 逆变 |
std::cell::UnsafeCell<T> | | 不变 |
std::marker::PhantomData<T> | | 协变 |
dyn Trait<T> + 'a | 协变 | 不变 |
r[subtyping.variance.user-composite-types]
其他 struct、enum 和 union 类型的型变通过查看其字段类型的型变来决定。若该参数在具有不同型变的位置上被使用，则该参数是不变的。例如下面的结构体在 'a 和 T 上协变，在 'b、'c 和 U 上不变。
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| use std::cell::UnsafeCell;
struct Variance<'a, 'b, 'c, T, U: 'a> {
x: &'a U, // 这使 `Variance` 在 'a 上协变，并且会使它
// 在 U 上协变，但 U 稍后还会被使用
y: *const T, // 在 T 上协变
z: UnsafeCell<&'b f64>, // 在 'b 上不变
w: *mut U, // 在 U 上不变，使整个结构体在 U 上不变
f: fn(&'c ()) -> &'c () // 既协变又逆变，使 'c 在结构体中不变
}
|
r[subtyping.variance.builtin-composite-types]
当用在 struct、enum 或 union 之外时，参数的型变在每个位置分别检查。
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| ## use std::cell::UnsafeCell;
fn generic_tuple<'short, 'long: 'short>(
// 'long 在元组内部同时用于协变和不变位置。
x: (&'long u32, UnsafeCell<&'long u32>),
) {
// 由于这些位置的型变是分别计算的，
// 我们可以在协变位置自由地缩短 'long。
let _: (&'short u32, UnsafeCell<&'long u32>) = x;
}
fn takes_fn_ptr<'short, 'middle: 'short>(
// 'middle 同时用于协变和逆变位置。
f: fn(&'middle ()) -> &'middle (),
) {
// 由于这些位置的型变是分别计算的，
// 我们可以在协变位置自由地缩短 'middle，
// 并在逆变位置延长它。
let _: fn(&'static ()) -> &'short () = f;
}
|