遵守孤儿规则的External trait pattern
- Rust中的孤儿规则
- trait约定俗成的impl路径
-
- [内部类型实现外部trait(impl External Trait for Internal Type)](#内部类型实现外部trait(impl External Trait for Internal Type))
- [外部类型实现内部trait(impl Internal Trait for External Type)](#外部类型实现内部trait(impl Internal Trait for External Type))
Rust中的孤儿规则
孤儿规则，Rust限制了开发者，在实现trait时，至少类型和trait有一个在当前实现的crate内，方才可以实现trait，否则将会报错，既在本crate中用为external type 实现了external trait，为什么要这么限制呢，显然的，如果放开这种限制，开发者很有可能为某一种类型如Vector又一次实现了Debug Trait，那么在编译时编译器将不知道如何选择，将其限制在编译阶段可以避免很多不必要的时间浪费和问题排查。
trait约定俗成的impl路径
一般的，开发者在使用rust为类型实现trait时，通常有两种路径，一种是为内部类型实现外部trait(impl External Trait for Internal Type)，一种是为外部类型实现内部trait(impl Internal Trait for External Type),不同的实现路径依赖于具体的需要。
内部类型实现外部trait(impl External Trait for Internal Type)
显然，内部类型实现外部trait，既类型定义在本Crate，trait定义在外部，实现时，impl trait 与 type 同Crate。
代码示例：
rust
//-> src/user_info.rs
pub struct UserInfo {
name: String,
age: u32,
email: String,
phone: String,
}
impl UserInfo {
pub fn new() -> Self {
UserInfo {
name: String::from("James"),
age: 0,
email: String::from("xxxx@126.com"),
phone: String::from("000-000-0000"),
}
}
}
rust
// --> src/main.rs
mod user_info;
fn main() {
let user = user_info::UserInfo::new();
println!("{:?}", user); //--> goes wrong
}如果我们需要在此打印UserInfo，那么我们就需要为UserInfo实现Debug，如果我们在main.rs中尝试实现impl Debug for UserInfo，如下：
rust
mod user_info;
use std::fmt::Debug;
fn main() {
let user = user_info::UserInfo::new();
println!("{:?}", user);
}
impl Debug for UserInfo {
fn fmt(&self, f: &mut std::fmt::Formatter<'_>) -> std::fmt::Result {
write!(
f,
"UserInfo {{ name: {}, age: {}, email: {}, phone: {} }}",
self.name, self.age, self.email, self.phone
)
}
}报错如下：
rust
cannot find type `UserInfo` in this scope因为Debug是external Trait，Rustc会自然的在current scope寻找类型UserInfo，而上述实现恰好违反了孤儿规则。正确的方式：
- 在UserInfo mod中实现Debug：
rust
use std::fmt::Debug;
pub struct UserInfo {
name: String,
age: u32,
email: String,
phone: String,
}
impl UserInfo {
pub fn new() -> Self {
UserInfo {
name: String::from("James"),
age: 0,
email: String::from("xxxx@126.com"),
phone: String::from("000-000-0000"),
}
}
}
impl Debug for UserInfo {
fn fmt(&self, f: &mut std::fmt::Formatter<'_>) -> std::fmt::Result {
write!(
f,
"UserInfo {{ name: {}, age: {}, email: {}, phone: {} }}",
self.name, self.age, self.email, self.phone
)
}
}- 使用macro derive Debug
rust
use std::fmt::Debug;
#[derive(Debug)]
pub struct UserInfo {
name: String,
age: u32,
email: String,
phone: String,
}
impl UserInfo {
pub fn new() -> Self {
UserInfo {
name: String::from("James"),
age: 0,
email: String::from("xxxx@126.com"),
phone: String::from("000-000-0000"),
}
}
}ps: 如果开发者一定想要将一个外部类型添加外部trait，可以先将外部类型转换为内部类型（如用结构体元组包裹）,但这通常不提倡，这样做会为后续的开发留下隐患，如可读性等。
外部类型实现内部trait(impl Internal Trait for External Type)
相对拗口的题目，实际上就是为外部类型实现扩展trait，这在日常使用中十分常见，也是常被提到的扩展trait 模式 。还记得我们在actix web 译文中讨论的actix 框架吗？下面通过为Actix web框架的Request实现扩展trait让开发者有个更加直观的印象。
代码示例:
rust
use actix_web::HttpRequest;
trait HttpRequestExt {
fn is_windows_user(&self) -> bool;
}
impl HttpRequestExt for HttpRequest {
fn is_windows_user(&self) -> bool {
self.headers()
.get("User-Agent")
.and_then(|value| value.to_str().ok())
.map(|ua| ua.contains("Windows"))
.unwrap_or(false)
}
}
fn main() {
//something to do
}上述代码开发者可以通过is_windows_user对请求方做进一步的判断，如windows用户如何重定向，linux用户重定向到哪里。
上述代码从业务逻辑的角度出发讲解了External trait pattern，结合Iterator，开发者也可以为Iterator 实现扩展，如过滤重复Item等等。Rust
类型驱动开发一文中，我们通过对进度条的实现讨论了类型驱动的合理性和优点，通过借助Rust对类型的check来让问题更加明确。在其代码示例中有如下代码：
rust
impl<Iter, Bound> Iterator for Progress<Iter, Bound>
where
Iter: Iterator,
Bound: ProgressDisplay,
{
type Item = Iter::Item;
fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
self.bound.display(&self);
self.i += 1;
self.iter.next()
}
}
//为进度条实现迭代器，方可迭代，实现关键步骤：Item & next 方法
trait ProgressIteratorExt: Sized {
fn progress(self) -> Progress<Self, Unbounded>;
}
impl<Iter> ProgressIteratorExt for Iter
where
Iter: Iterator,
{
fn progress(self) -> Progress<Self, Unbounded> {
Progress::new(self)
}
}此进度条便是为Rust的迭代器实现了External trait pattern，使得在对容器进行遍历时可以像进度条一样展示。
"直面复杂性，反复练习和思考可以解决绝大部分的难题"