【PhysUnits】13 减法操作(sub.rs)

一、源码

这段代码定义了一个自定义的减法 trait MySub 并为实现了特定约束的整数类型实现了这个 trait。

rust 复制代码

use super::basic::Integer;
use core::ops::{Neg, Sub, Add};

pub trait MySub<Rhs = Self> {
    type Output;
    fn my_sub(self, rhs: Rhs) -> Self::Output;
}

impl<I1: Integer, I2: Integer> MySub<I2> for I1
where
    I1: Add<<I2 as Neg>::Output>,
    I2: Neg,
{
    type Output = <I1 as Add<<I2 as Neg>::Output>>::Output;
    
    #[inline]
    fn my_sub(self, rhs: I2) -> Self::Output {
        self + (-rhs)
    }
}

二、导入部分

rust 复制代码

use super::basic::Integer;
use core::ops::{Neg, Sub, Add};

从父模块的 basic 子模块导入 Integer trait
从核心库导入 Neg(取负)、Sub(减法) 和 Add(加法) 这三个操作 trait

三、自定义减法 trait 定义

rust 复制代码

pub trait MySub<Rhs = Self> {
    type Output;
    fn my_sub(self, rhs: Rhs) -> Self::Output;
}
`
+ 定义了一个名为 MySub 的公共 trait

+ 使用泛型参数 Rhs (Right Hand Side 的缩写)，默认值为 Self (即实现该 trait 的类型自身)

+ 声明了一个关联类型 Output 表示运算结果的类型

+ 定义了一个方法 my_sub，接收自身和右操作数，返回 Output 类型的结果

### 四、trait 实现
```rust
impl<I1: Integer, I2: Integer> MySub<I2> for I1
where
    I1: Add<<I2 as Neg>::Output>,
    I2: Neg,
{
    type Output = <I1 as Add<<I2 as Neg>::Output>>::Output;
    
    #[inline]
    fn my_sub(self, rhs: I2) -> Self::Output {
        self + (-rhs)
    }
}

为所有实现了 Integer 的类型 I1 和 I2 实现 MySub
where 子句约束：
- I1 必须能加上 I2 的负值 (I1: Add<::Output>)
- I2 必须能取负 (I2: Neg)
关联类型 Output 定义为 I1 加 I2 的负值的结果类型
my_sub 方法实现为 self + (-rhs)，即通过加负来实现减
#[inline] 提示编译器考虑内联此方法以提高性能

五、关键点解析

数学原理：

这段代码实现了减法作为加负数的操作 (a - b = a + (-b))
这是数学上减法的标准定义方式

类型系统：

使用了复杂的类型约束确保类型安全
I2 as Neg>::Output 获取 I2 取负后的类型
I1 as Add<...>::Output 获取 I1 与某类型相加的结果类型

设计考虑：

自定义 MySub trait 是为了绕过 Rust 的孤儿规则
保持了与标准库 Sub trait 相似的接口设计

六、使用示例

假设有以下类型：

rust 复制代码

struct MyInt(i32);

impl Integer for MyInt {...}
impl Neg for MyInt {
    type Output = MyInt;
    fn neg(self) -> Self::Output {...}
}
impl Add for MyInt {
    type Output = MyInt;
    fn add(self, rhs: Self) -> Self::Output {...}
}

可以这样使用：

rust 复制代码

let a = MyInt(5);
let b = MyInt(3);
let c = a.my_sub(b);  // 相当于 5 - 3

七、与标准库 Sub 的区别

避免了孤儿规则问题，因为 MySub 是本地的
方法名改为 my_sub 而非 sub
其他方面保持了与标准库 Sub 相同的设计理念

这种模式在需要扩展外部类型功能时很常见，特别是在无法直接实现外部 crate 的 trait 时。