状态不是变量:Rust 量化算子中的 State 工程语义

文献声明

本文不是 Rust 教程,也不是量化策略教程。

本文是《Rust 量化算子》基础篇的第二篇,目标是定义算子状态(State)的工程语义与责任边界

所有代码仅用于验证定义是否可落地,而非教学目标。


作者

yuer

EDCA OS 作者

可控 AI 标准提出者

工程仓库:https://github.com/yuer-dsl

联系邮箱:lipxtk@gmail.com


1. 为什么"状态"不能再被当成变量

在第一篇中,我们已经将算子(Operator)定义为:

在明确执行语义下,被调度的一次执行单元。

一旦接受这个定义,一个问题立刻出现:

跨多次执行的信息,应该存放在哪里?

在实践中,常见做法包括:

  • 把中间值存在结构体字段中

  • static 或全局缓存

  • 把状态混入输入数据

这些方式都存在同一个问题:

状态的工程语义是隐式的。

隐式状态在以下场景中会失效:

  • 重放(replay / backtest)

  • 批量与逐条执行切换

  • 多算子复用

  • 执行失败后的恢复


2. 核心定义:什么是 State

在本文中,状态(State) 被定义为:

跨多次执行存在,
且其生命周期受执行语义约束的数据实体。

这一定义刻意排除了"变量""缓存"等描述。


状态不是:

  • 普通 Rust 变量

  • 临时缓存

  • 输入数据的一部分

状态必须具备:

  1. 明确的初始化语义

  2. 明确的更新规则

  3. 可预测的重置行为

  4. 与执行顺序相关


3. 状态的责任归属

本文做出一个刻意保守但可共识的选择

状态属于算子,而不属于执行环境。

理由很简单:

  • 状态的含义由算子语义决定

  • 执行环境不应理解业务含义

  • 状态共享必须是显式行为

这并不意味着状态一定"存放在算子内部",

而是责任边界在算子一侧


4. 最小 State 模型(v0.1)

4.1 State trait

pub trait OperatorState { fn reset(&mut self); }

说明:

  • reset 是最小生命周期接口

  • 不引入序列化、不引入时间

  • 仅定义"可重置性"


4.2 StatefulOperator 扩展

pub trait StatefulOperator<Input, Output>: Operator<Input, Output> { type State: OperatorState; fn state(&mut self) -> &mut Self::State; }

说明:

  • 状态通过显式接口暴露

  • 不允许隐式共享

  • 不讨论并发访问


5. 一个最小有状态示例

下面示例并不实现完整指标,仅用于说明状态存在的工程意义。

pub struct CountState { count: usize, } impl OperatorState for CountState { fn reset(&mut self) { self.count = 0; } } pub struct Counter { state: CountState, } impl Operator<&[f64], usize> for Counter { type Error = (); fn execute(&mut self, input: &[f64]) -> Result<usize, Self::Error> { self.state.count += input.len(); Ok(self.state.count) } }

该示例说明:

  • 状态跨执行累积

  • 状态语义独立于输入

  • 执行顺序影响输出


6. 不变量与失败边界

本文明确以下不变量:

  • 状态必须可重置

  • 状态更新必须只发生在执行期间

  • 状态不得依赖隐式全局信息

刻意不支持:

  • 隐式状态共享

  • 非确定性更新

  • 执行外状态突变

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