Trait与生命周期

[Trait Bound语法](#Trait Bound语法)

[通过+指定多个 trait bound](#通过+指定多个 trait bound)

[通过where简化 trait bound](#通过where简化 trait bound)

[返回实现了 trait 的类型](#返回实现了 trait 的类型)

[结合泛型类型参数、trait bounds 和生命周期](#结合泛型类型参数、trait bounds 和生命周期)

😃Trait

trait 告诉 Rust 编译器某个特定类型拥有可能与其他类型共享的功能。可以通过 trait 以一种抽象的方式定义共享的行为

注意：trait 类似于其他语言中常被称为接口（interfaces）的功能，虽然有一些不同。

❗️定义trait

一个类型的行为由其可供调用的方法构成。如果可以对不同类型调用相同的方法的话，这些类型就可以共享相同的行为了。trait 定义是一种将方法签名组合起来的方法，目的是定义一个实现某些目的所必需的行为的集合。

rust 复制代码

pub trait Summary {
    fn summarize(&self) -> String;
}

这里使用 trait 关键字来声明一个 trait，后面是 trait 的名字，在这个例子中是 Summary。在大括号中声明描述实现这个 trait 的类型所需要的行为的方法签名，在这个例子中是 fn summarize(&self) -> String。

默认实现

rust 复制代码

fn main() {
pub trait Summary {
    fn summarize(&self) -> String {
        String::from("(Read more...)")
    }
}
}

trait作为参数

使用 trait 来接受多种不同类型的参数

pub fn notify(item: impl Summary) {
    println!("Breaking news! {}", item.summarize());
}

对于 item 参数，我们指定了 impl 关键字和 trait 名称，而不是具体的类型。该参数支持任何实现了指定 trait 的类型。在 notify 函数体中，可以调用任何来自 Summary trait 的方法，比如 summarize。我们可以传递任何 NewsArticle 或 Tweet 的实例来调用 notify。任何用其它如 String 或 i32 的类型调用该函数的代码都不能编译，因为它们没有实现 Summary。

Trait Bound语法

impl Trait 语法适用于直观的例子，它实际上是一种较长形式语法的语法糖。我们称为 trait bound，它看起来像：

rust 复制代码

pub fn notify<T: Summary>(item: T) {
    println!("Breaking news! {}", item.summarize());
}

通过+指定多个 trait bound

如果 notify 需要显示 item 的格式化形式，同时也要使用 summarize 方法，那么 item 就需要同时实现两个不同的 trait：Display 和 Summary。这可以通过 + 语法实现：

rust 复制代码

pub fn notify(item: impl Summary + Display) {

语法也适用于泛型的 trait bound：

rust 复制代码

pub fn notify<T: Summary + Display>(item: T) {

通过指定这两个 trait bound，notify 的函数体可以调用 summarize 并使用 {} 来格式化 item。

通过where简化 trait bound

每个泛型有其自己的 trait bound，所以有多个泛型参数的函数在名称和参数列表之间会有很长的 trait bound 信息，这使得函数签名难以阅读。为此，Rust 有另一个在函数签名之后的 where 从句中指定 trait bound 的语法

rust 复制代码

fn some_function<T, U>(t: T, u: U) -> i32
    where T: Display + Clone,
          U: Clone + Debug
{

返回实现了 trait 的类型

也可以在返回值中使用 impl Trait 语法，来返回实现了某个 trait 的类型：

rust 复制代码

fn returns_summarizable() -> impl Summary {
    Tweet {
        username: String::from("horse_ebooks"),
        content: String::from("of course, as you probably already know, people"),
        reply: false,
        retweet: false,
    }
}

生命周期

生命周期的概念从某种程度上说不同于其他语言中类似的工具，毫无疑问这是 Rust 最与众不同的功能。

生命周期避免了悬垂引用

生命周期的主要目标是避免悬垂引用，它会导致程序引用了非预期引用的数据

rust 复制代码

{
    let r;

    {
        let x = 5;
        r = &x;
    }

    println!("r: {}", r);
}

会出现错误，："x dose not live long enough

函数中泛型生命周期

下面这个代码是会报错的

rust 复制代码

fn main() {
    let string1 = String::from("abcd");
    let string2 = "xyz";

    let result = longest(string1.as_str(), string2);
    println!("The longest string is {}", result);
}
fn longest(x: &str, y: &str) -> &str {
    if x.len() > y.len() {
        x
    } else {
        y
    }
}

因为 Rust 并不知道将要返回的引用是指向 x 或 y。事实上我们也不知道，因为函数体中 if 块返回一个 x 的引用而 else 块返回一个 y 的引用！

当我们定义这个函数的时候，并不知道传递给函数的具体值，所以也不知道到底是 if 还是 else 会被执行。我们也不知道传入的引用的具体生命周期

生命周期标记语法

生命周期标注并不改变任何引用的生命周期的长短。与当函数签名中指定了泛型类型参数后就可以接受任何类型一样，当指定了泛型生命周期后函数也能接受任何生命周期的引用。生命周期标注描述了多个引用生命周期相互的关系，而不影响其生命周期。

rust 复制代码

&i32        // 引用
&'a i32     // 带有显式生命周期的引用
&'a mut i32 // 带有显式生命周期的可变引用

函数签名中的生命周期标注

就像泛型类型参数，泛型生命周期参数需要声明在函数名和参数列表间的尖括号中

rust 复制代码

fn longest <'a>(x: &'a str, y: &'a str) -> &'a str {
    if x.len() > y.len() {
        x
    } else {
        y
    }
}

结构体定义中生命周期标注

需要为结构体定义中的每一个引用添加生命周期标注

rust 复制代码

struct ImportantExcerpt<'a> {
    part: &'a str,
}

fn main() {
    let novel = String::from("Call me Ishmael. Some years ago...");
    let first_sentence = novel.split('.')
        .next()
        .expect("Could not find a '.'");
    let i = ImportantExcerpt { part: first_sentence };
}

生命周期省略

在编写了很多 Rust 代码后，Rust 团队发现在特定情况下 Rust 开发者们总是重复地编写一模一样的生命周期标注。这些场景是可预测的并且遵循几个明确的模式。生命周期省略规则 （lifetime elision rules）

第一条规则是每一个是引用的参数都有它自己的生命周期参数。换句话说就是，有一个引用参数的函数有一个生命周期参数：fn foo<'a>(x: &'a i32)，有两个引用参数的函数有两个不同的生命周期参数，fn foo<'a, 'b>(x: &'a i32, y: &'b i32)，依此类推。
第二条规则是如果只有一个输入生命周期参数，那么它被赋予所有输出生命周期参数：fn foo<'a>(x: &'a i32) -> &'a i32。
第三条规则是如果方法有多个输入生命周期参数并且其中一个参数是 &self 或 &mut self，说明是个对象的方法(method)

静态生命周期

'static，其生命周期能够存活于整个程序期间。所有的字符串字面量都拥有 'static 生命周期

rust 复制代码

fn main() {
let s: &'static str = "I have a static lifetime.";
}

结合泛型类型参数、trait bounds 和生命周期

rust 复制代码

fn main() {
use std::fmt::Display;

fn longest_with_an_announcement<'a, T>(x: &'a str, y: &'a str, ann: T) -> &'a str
    where T: Display
{
    println!("Announcement! {}", ann);
    if x.len() > y.len() {
        x
    } else {
        y
    }
}
}