Rust常用特型之AsRef和AsMut特型

在Rust标准库中，存在很多常用的工具类特型，它们能帮助我们写出更具有Rust风格的代码。

今天我们要学习的AsRef和AsMut，和前面学习的Deref和DerefMut有那么一点混淆的地方。

当一个类型U实现了AsRef<T>，那么我们可以高效的从U借出一个T的引用。AsMut对应的是借出可变引用。它们的定义如下：

rust 复制代码

trait AsRef<T: ?Sized> {
  fn as_ref(&self) -> &T;
}
trait AsMut<T: ?Sized> {
  fn as_mut(&mut self) -> &mut T;
}

例如，Vec<T>实现了AsRef<T>，String实现了AsRef<str>和AsRef<[u8]>。

AsRef应用的主要场景在于实现函数参数可接收类型的灵活性。例如，std::fs::File::open函数定义类似如下:

rust 复制代码

fn open<P: AsRef<Path>>(path: P) -> Result<File>

这里open函数真正想接收的是&Path，它代表一个文件系统路径。但是根本函数签名，它可以接受任何能借出一个&Path的值，也就是任何实现了AsRef<Path>的类型都可以。这些类型包含String，str，还有操作系统接口字符串类型OsString和OsStr以及PathBuf和Path本身等。这就是为什么你可以向open函数直接传递字符串字面值(&'static str')。

所有标准库的文件系统访问函数都采用这个方式来接收path参数，对调用者来讲，和C++中的函数重载比较类似，虽然Rust采用了一种不同的方式。

但是这里有一个细节，我们传递的参数是&str，然而却是str实现了AsRef<Path>，并没有前面的&。我们在前面的Deref及DerefMut中讲过，涉及到泛型函数类型参数约束的时候，强制解引用是不发生作用的，所以它在这里是没有帮助的。

幸运的是，标准库增加了一个空实现

rust 复制代码

impl<'a, T, U> AsRef<U> for &'a T
	where T: AsRef<U>,
		T: ?Sized, U: ?Sized
{
	fn as_ref(&self) -> &U {
		(*self).as_ref()
	}
}

上面的代码的意思就是，如果T实现了AsRef<U>，那么&T也实现了AsRef<U>。这里函数as_ref中的self其实是&&T类型，对其取*，得到 &T, 然后再调用.as_ref()，正好符合AsRef的定义，返回一个&U。所以和Deref类似，这里我们看到&可以直接忽略。

由于str实现了AsRef<Path>，那么&str也实现了。使用这种方式，我们可以在检查类型变量AsRef条件约定时得到一个有限功能的强制解引用。

你可能觉得如果一个类型实现了AsRef<T>，那么它也应该实现了AsMut<T>。然而，有一些场景并不符合这种假定。比如，我们注意到了String实现了了AsRef<[u8]>，这是没有问题的，因为每个字符串都包含了一个字节缓冲用来访问二进制数据。但是，String进一步保证了这些字节都是正确编码的UTF-8文本。如果字符串实现了AsMut<[u8]>，那么使用者有就可能将字节缓冲区的内容改成任意内容，有可能是不正确的UTF-8编码，它违背了String的定义。只有修改T时并不违反类型T的约定时才能在另一个类型上实现AsMut<T>。

虽然AsRef和AsMut很简单，但是它们却提供了一个标准的方法来实现引用转换，从而避免用户编写越来越多的特定转换特型。在可以使用AsRef<Foo>的时候用户需要尽量避免使用自定义的AsFoo特型来转换引用。

这里的意思是如果不使用AsfRef特型，对于Rust开发者来说，常见的做法就是自己定义一个转换特型，例如AsFoo。这样每个类型来一次，用户自定义的特型就会越来越多（增殖），所以我们可以使用标准库的AsRef<Foo>来简化这种设计，不用定义一大堆自己新建的特型。

这里AsRef的应用我们举一个简单的例子，就以上面的open函数来讲，open函数就是产品，调用者就是用户，用户需要输入&Path才能使用，但是这对用户限制太大了，因为用户很少有Path，怎么办呢？

用户至上嘛，用户动不了，只能动产品，于是定义一个协议，用于将其它类型转换成&Path，这个协议就是AsRef特型。

光有这个协议还是不够的，用户不会自己根据这个协议写一个转换，甚至用户都不知道这个协议，怎么办呢？就是平台自己为用户常见输入类型来实现这个协议，这也就标准库自动为str和String实现AsRef<Path>的原因。

这下大功告成，用户只需要输入字符串就行了，并不需要了解Path是什么。通过函数类型参数约定，可以检查用户调用是否正确，然后在函数体内部直接调用 p.as_ref()就得到了我们想要的&Path了。这样所有的实现对用户来说是隐藏的，用户只需要输入String就行了。

Rust设计还是很巧妙的，比如最底层的数据类型是str而不是&str，常用特型都是在str上实现，然而通过标准库的一些额外实现，我们可以直接在前面加多个&&并且无障碍使用，给用户的感觉就是底层数据类型就是&str，这和用户平常的感觉是一致的。

最后，我们来讲一下AsRef和Deref的混淆点。他们俩都可以用来转换引用并实现函数接收参数的灵活性，但不同的是：

Deref主要用于智能指针和自定义解引用操作（.和*操作符），AsRef不涉及到这些
用于函数重载（多态时），AsRef用于泛型函数，而Deref用于具体函数，这两者的场景并不相同。
在检查条件约束时，强制解引用是不起作用的。