47_Deref Trait - 技术栈

1. 概述

如果一个类型实现了Deref Trait使我们可以自定义解引用*的行为。通过使用Deref，智能指针可以像常规引用一样来处理。

2. 解引用运算符

常规的引用也是一种指针，我们先看一个示例

rust 复制代码

fn main() {
    let x = 5;
    let y = &x;

    assert_eq!(5, x);
    assert_eq!(5, *y);
}

x存一个i32类型的整数，y是x的引用，所以y相当于是一个指针。第一个断言中5和x是相等的，没有问题。y是个指针，这里是正数5的引用，它指向一个值: 5。如果想把它指向的值取出来，那就是在前面加一个解引用符号*，所以*y和5也是相等的。

3. 使用Box代替上例中的引用

我门可以原因的引用换成Box<T>，如下代码

rust 复制代码

fn main() {
    let x = 5;
    let y = Box::new(x);

    assert_eq!(5, x);
    assert_eq!(5, *y);
}

以上代码也没有任何问题，所以说Box<T>可以像引用一样来处理。

4. 定义自己的智能指针

Box<T>被定义成一个拥有元素的tuple struct，下面我们定义一个MyBox<T>，它也是一个tuple struct，即元组结构体。如下代码

rust 复制代码

struct MyBox<T>(T);

impl<T> MyBox<T> {
    fn new(x:T) -> MyBox<T> {
        MyBox(x)
    }
}

MyBox实际上是一个有名称的元组，该元组只有一个元素。不过如果我们用于替代Box，是不能实现的，它将不能为解引用。如果需要能够解引用，我门需要实现Deref Trait。

5. 实现Deref Trait

标准库中的Deref trait要求我们实现一个deref的方法，该方法会借用self，并返回一个指向内部数据的引用。如下示例代码

rust 复制代码

use std::ops::Deref;

struct MyBox<T>(T);

impl<T> MyBox<T> {
    fn new(x:T) -> MyBox<T> {
        MyBox(x)
    }
}

impl<T> Deref for MyBox<T> {
    type Target = T;

    fn deref(&self) -> &T {
        &self.0
    }
}

fn main() {
    let x = 5;
    let y = MyBox::new(x);

    assert_eq!(5, x);
    assert_eq!(5, *(y.d));
}

因为MyBox<T>实现了Deref trait，所以使用*可以进行解引用。实际上，*y就等同于*(y.deref())，因为rust编译器在编译时会将*y会隐式地展开成*(y.deref())。

6. 函数和方法的隐式解引用转化（Deref Coerion）

隐式解引用转化（Deref Coercion）是为函数和方法提供的一种便捷特性。假设T实现了Deref trait，Deref Coerion可以把T的引用转化为T经过Deref操作后的生成引用。

当把某类型的引用传递给函数或方法时，但它的类型与定义的参数不匹配，Deref Coerion就会自动发生。编译器会对deref进行一系列调用，来把它转为所需的参数类型。这个操作在编译时完成，没有额外的性能开销。我们在5中的示例代码中追加一个函数，如下

rust 复制代码

fn hello(name: &str) {
    println!("Hello, {}", name);
}

接着在main函数中调用

rust 复制代码

fn main() {
    let m = MyBox::new(String::from("Rust"));

    hello("Rust");
    hello(&m);
}

在上面的代码中，hello方法需要接收一个字符串切片。m是MyBox<String>的一个引用，由于MyBox<T>实现了deref trait，所以rust可以调用deref方法把MyBox<String>的引用转化为String的引用。而String也实现了deref trait，它的实现是返回字符串切片。所以上面hello方法传入的&m经过隐式解引用转化之后，类型就匹配了。

如果rust没有实现隐式解引用，我们的调用方法如下

rust 复制代码

hello(&(*m)[..]);

充满了各种符号，难以阅读。所以说只要这个类型实现了Deref trait，rust就会自动分析类型，并不断尝试调用deref方法，来让它与函数或是方法定义的参数类型匹配。而且这个过程是在编译的时候完成的，对程序的运行时不会额外的性能开销。

7. 解引用与可变性

可使用Deref Mut trait重载可变引用*运算符。在类型和trait在下列三种情况发生时，rust会执行defref coercion:

当T实现了Deref<target=U>，允许&T转为&U
当T实现了DerefMut<target=U>，允许&mut T转为&mut U
当T实现了Deref<target=U>，允许&mut T转为&U

rust可以把一个可变引用转为不可变引用，但是反过来不行。因为将不可变引用转为可变引用，借用规则要求这个引用必须是唯一的，但这点无法保证。上面列出的情况稍微记一下就行，这里还有些知识未涉及到。