4.30.關聯類型 · rust-book

# 關聯類型 > [associated-types.md](https://github.com/rust-lang/rust/blob/master/src/doc/book/associated-types.md) commit 6ba952020fbc91bad64be1ea0650bfba52e6aab4 關聯類型是Rust類型系統中非常強大的一部分。它涉及到‘類型族’的概念，換句話說，就是把多種類型歸于一類。這個描述可能比較抽象，所以讓我們深入研究一個例子。如果你想編寫一個`Graph`trait，你需要泛型化兩個類型：點類型和邊類型。所以你可能會像這樣寫一個trait，`Graph<N, E>`： ~~~ trait Graph<N, E> { fn has_edge(&self, &N, &N) -> bool; fn edges(&self, &N) -> Vec<E>; // etc } ~~~ 雖然這可以工作，不過顯得很尷尬，例如，任何需要一個`Graph`作為參數的函數都需要泛型化的`N`ode和`E`dge類型： ~~~ fn distance<N, E, G: Graph<N, E>>(graph: &G, start: &N, end: &N) -> u32 { ... } ~~~ 我們的距離計算并不需要`Edge`類型，所以函數簽名中`E`只是寫著玩的。我們需要的是對于每一種`Graph`類型，都使用一個特定的的`N`ode和`E`dge類型。我們可以用關聯類型來做到這一點： ~~~ trait Graph { type N; type E; fn has_edge(&self, &Self::N, &Self::N) -> bool; fn edges(&self, &Self::N) -> Vec<Self::E>; // etc } ~~~ 現在，我們使用一個抽象的`Graph`了： ~~~ fn distance<G: Graph>(graph: &G, start: &G::N, end: &G::N) -> uint { ... } ~~~ 這里不再需要處理`E`dge類型了。讓我們更詳細的回顧一下。 ### 定義關聯類型讓我們構建一個`Graph`trait。這里是定義： ~~~ trait Graph { type N; type E; fn has_edge(&self, &Self::N, &Self::N) -> bool; fn edges(&self, &Self::N) -> Vec<Self::E>; } ~~~ 十分簡單。關聯類型使用`type`關鍵字，并出現在trait體和函數中。這些`type`聲明跟函數定義一樣。例如，如果我們想`N`類型實現`Display`，這樣我們就可以打印出點類型，我們可以這樣寫： ~~~ use std::fmt; trait Graph { type N: fmt::Display; type E; fn has_edge(&self, &Self::N, &Self::N) -> bool; fn edges(&self, &Self::N) -> Vec<Self::E>; } ~~~ ### 實現關聯類型就像任何 trait，使用關聯類型的 trait 用`impl`關鍵字來提供實現。下面是一個`Graph`的簡單實現： ~~~ # trait Graph { # type N; # type E; # fn has_edge(&self, &Self::N, &Self::N) -> bool; # fn edges(&self, &Self::N) -> Vec<Self::E>; # } struct Node; struct Edge; struct MyGraph; impl Graph for MyGraph { type N = Node; type E = Edge; fn has_edge(&self, n1: &Node, n2: &Node) -> bool { true } fn edges(&self, n: &Node) -> Vec<Edge> { Vec::new() } } ~~~ 這個可笑的實現總是返回`true`和一個空的`Vec<Edge>`，不過它提供了如何實現這類 trait 的思路。首先我們需要3個`struct`，一個代表圖，一個代表點，還有一個代表邊。如果使用別的類型更合理，也可以那樣做，我們只是準備使用`struct`來代表這 3 個類型。接下來是`impl`行，它就像其它任何 trait 的實現。在這里，我們使用`=`來定義我們的關聯類型。trait 使用的名字出現在`=`的左邊，而我們`impl`的具體類型出現在右邊。最后，我們在函數聲明中使用具體類型。 ### trait 對象和關聯類型這里還有另外一個我們需要討論的語法：trait對象。如果你創建一個關聯類型的trait對象，像這樣： ~~~ # trait Graph { # type N; # type E; # fn has_edge(&self, &Self::N, &Self::N) -> bool; # fn edges(&self, &Self::N) -> Vec<Self::E>; # } # struct Node; # struct Edge; # struct MyGraph; # impl Graph for MyGraph { # type N = Node; # type E = Edge; # fn has_edge(&self, n1: &Node, n2: &Node) -> bool { # true # } # fn edges(&self, n: &Node) -> Vec<Edge> { # Vec::new() # } # } let graph = MyGraph; let obj = Box::new(graph) as Box<Graph>; ~~~ 你會得到兩個錯誤： ~~~ error: the value of the associated type `E` (from the trait `main::Graph`) must be specified [E0191] let obj = Box::new(graph) as Box; ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 24:44 error: the value of the associated type `N` (from the trait `main::Graph`) must be specified [E0191] let obj = Box::new(graph) as Box; ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~ 我們不能這樣創建一個trait對象，因為我們并不知道關聯的類型。相反，我們可以這樣寫： ~~~ # trait Graph { # type N; # type E; # fn has_edge(&self, &Self::N, &Self::N) -> bool; # fn edges(&self, &Self::N) -> Vec<Self::E>; # } # struct Node; # struct Edge; # struct MyGraph; # impl Graph for MyGraph { # type N = Node; # type E = Edge; # fn has_edge(&self, n1: &Node, n2: &Node) -> bool { # true # } # fn edges(&self, n: &Node) -> Vec<Edge> { # Vec::new() # } # } let graph = MyGraph; let obj = Box::new(graph) as Box<Graph<N=Node, E=Edge>>; ~~~ `N=Node`語法允許我們提供一個具體類型，`Node`，作為`N`類型參數。`E=Edge`也是一樣。如果我們不提供這個限制，我們不能確定應該`impl`那個來匹配trait對象。