【Rust练习】18.特征 Trait
练习题来自：https://practice-zh.course.rs/generics-traits/traits.html
1
// 完成两个 `impl` 语句块
// 不要修改 `main` 中的代码
trait Hello {
fn say_hi(&self) -> String {
String::from("hi")
}
fn say_something(&self) -> String;
}
struct Student {}
impl Hello for Student {
}
struct Teacher {}
impl Hello for Teacher {
}
fn main() {
let s = Student {};
assert_eq!(s.say_hi(), "hi");
assert_eq!(s.say_something(), "I'm a good student");
let t = Teacher {};
assert_eq!(t.say_hi(), "Hi, I'm your new teacher");
assert_eq!(t.say_something(), "I'm not a bad teacher");
println!("Success!")
}
特征类似于 C++ 中的纯虚类（因为特征本身无法实例化）。Rust 将“继承”改为了“实现了某个特征”，让面向对象的这套体系更灵活了。但是我个人觉得这套体系有点过于复杂了，似乎是在掩盖本身的设计缺陷。
这里将对应的方法实现即可。
struct Student {}
impl Hello for Student {
fn say_something(&self) -> String{
String::from("I'm a good student")
}
}
struct Teacher {}
impl Hello for Teacher {
fn say_hi(&self) -> String {
String::from("Hi, I'm your new teacher")
}
fn say_something(&self) -> String{
String::from("I'm not a bad teacher")
}
}
2
// `Centimeters`, 一个元组结构体，可以被比较大小
#[derive(PartialEq, PartialOrd)]
struct Centimeters(f64);
// `Inches`, 一个元组结构体可以被打印
#[derive(Debug)]
struct Inches(i32);
impl Inches {
fn to_centimeters(&self) -> Centimeters {
let &Inches(inches) = self;
Centimeters(inches as f64 * 2.54)
}
}
// 添加一些属性让代码工作
// 不要修改其它代码！
struct Seconds(i32);
fn main() {
let _one_second = Seconds(1);
println!("One second looks like: {:?}", _one_second);
let _this_is_true = _one_second == _one_second;
let _this_is_false = _one_second > _one_second;
let foot = Inches(12);
println!("One foot equals {:?}", foot);
let meter = Centimeters(100.0);
let cmp =
if foot.to_centimeters() < meter {
"smaller"
} else {
"bigger"
};
println!("One foot is {} than one meter.", cmp);
}
Centimeters需要实现Debug PartialEq PartialOrd特征，答案都写在上面了，当然你要是非得自己实现一下那我也没意见。
// 添加一些属性让代码工作
// 不要修改其它代码！
#[derive(Debug)]
#[derive(PartialEq, PartialOrd)]
struct Seconds(i32);
从 C++ 的角度看这几个问题，Debug是老大难问题了，基本只能靠类自己去实现打印函数，当然我也觉得这种东西用上继承也没有意义；另外两种运算符本身其实是重载了Operator，一般不认为是继承。例子如下：
struct S
{
public:
S(int num) : num(num) {};
bool operator==(S s)
{
return this->num == s.num;
}
private:
int num;
};
int main()
{
S s1{1};
S s2{1};
cout << (s1 == s2) << endl;
}
这里重载了==运算符，使得两个结构体之间可以比较。因为这不是继承，因此也无需显式指出S必须继承了==，但是如果S没有重载==，那IDE依然会给出警告。
3
use std::ops;
// 实现 fn multiply 方法
// 如上所述，`+` 需要 `T` 类型实现 `std::ops::Add` 特征
// 那么, `*` 运算符需要实现什么特征呢? 你可以在这里找到答案: https://doc.rust-lang.org/core/ops/
fn multiply
fn main() {
assert_eq!(6, multiply(2u8, 3u8));
assert_eq!(5.0, multiply(1.0, 5.0));
println!("Success!")
}
注意两点：
- 两个操作数是相同的类型，所以要用一般的泛型声明，而不是特征的语法糖
- 别忘了写返回值
fn multiply<T: Mul<T, Output = T>>(n1: T, n2: T) -> T {
n1 * n2
}
4
// 修复错误，不要修改 `main` 中的代码!
use std::ops;
struct Foo;
struct Bar;
struct FooBar;
struct BarFoo;
// 下面的代码实现了自定义类型的相加： Foo + Bar = FooBar
impl ops::Add<Bar> for Foo {
type Output = FooBar;
fn add(self, _rhs: Bar) -> FooBar {
FooBar
}
}
impl ops::Sub<Foo> for Bar {
type Output = BarFoo;
fn sub(self, _rhs: Foo) -> BarFoo {
BarFoo
}
}
fn main() {
// 不要修改下面代码
// 你需要为 FooBar 派生一些特征来让代码工作
assert_eq!(Foo + Bar, FooBar);
assert_eq!(Foo - Bar, BarFoo);
println!("Success!")
}
这段代码缺少下面几个特征：
FooBar之间的比较BarFoo之间的比较Foo对Bar的减法- 由于
asser_eq需要debug打印，FooBar和BarFoo也需要实现这个特征，但是只需要derive派生一下就行了。
#[derive(Debug)]
struct FooBar;
#[derive(Debug)]
struct BarFoo;
//...
impl PartialEq<FooBar> for FooBar{
fn eq(&self, other: &FooBar) -> bool {
true
}
}
impl PartialEq<BarFoo> for BarFoo{
fn eq(&self, other: &BarFoo) -> bool {
true
}
}
impl ops::Sub<Bar> for Foo {
type Output = BarFoo;
fn sub(self, rhs: Bar) -> Self::Output {
BarFoo
}
}
这代码的啰嗦程度堪比 Java ，但是说到底这种无意义的比较应该只存在练习题当中。
5
// 实现 `fn summary`
// 修复错误且不要移除任何代码行
trait Summary {
fn summarize(&self) -> String;
}
#[derive(Debug)]
struct Post {
title: String,
author: String,
content: String,
}
impl Summary for Post {
fn summarize(&self) -> String {
format!("The author of post {} is {}", self.title, self.author)
}
}
#[derive(Debug)]
struct Weibo {
username: String,
content: String,
}
impl Summary for Weibo {
fn summarize(&self) -> String {
format!("{} published a weibo {}", self.username, self.content)
}
}
fn main() {
let post = Post {
title: "Popular Rust".to_string(),
author: "Sunface".to_string(),
content: "Rust is awesome!".to_string(),
};
let weibo = Weibo {
username: "sunface".to_string(),
content: "Weibo seems to be worse than Tweet".to_string(),
};
summary(post);
summary(weibo);
println!("{:?}", post);
println!("{:?}", weibo);
}
// 在下面实现 `fn summary` 函数
直接调用特征的方法即可：
fn summary(porw: &impl Summary) -> String{
porw.summarize()
}
哦对了，调用的地方需要改成借用，否则所有权转移后，后面打印不出来。
6
struct Sheep {}
struct Cow {}
trait Animal {
fn noise(&self) -> String;
}
impl Animal for Sheep {
fn noise(&self) -> String {
"baaaaah!".to_string()
}
}
impl Animal for Cow {
fn noise(&self) -> String {
"moooooo!".to_string()
}
}
// 返回一个类型，该类型实现了 Animal 特征，但是我们并不能在编译期获知具体返回了哪个类型
// 修复这里的错误，你可以使用虚假的随机，也可以使用特征对象
fn random_animal(random_number: f64) -> impl Animal {
if random_number < 0.5 {
Sheep {}
} else {
Cow {}
}
}
fn main() {
let random_number = 0.234;
let animal = random_animal(random_number);
println!("You've randomly chosen an animal, and it says {}", animal.noise());
}
我还没学习特征对象，所以我决定直接改成假的随机
fn random_animal(random_number: f64) -> impl Animal {
if random_number < 0.5 {
Sheep {}
} else {
Sheep {}
}
}
7
fn main() {
assert_eq!(sum(1, 2), 3);
}
// 通过两种方法使用特征约束来实现 `fn sum`
fn sum<T>(x: T, y: T) -> T {
x + y
}
我就能想出一种方法：
fn sum<T: Add<T, Output = T>>(x: T, y: T) -> T {
x + y
}
8
// 修复代码中的错误
struct Pair<T> {
x: T,
y: T,
}
impl<T> Pair<T> {
fn new(x: T, y: T) -> Self {
Self {
x,
y,
}
}
}
impl<T: std::fmt::Debug + PartialOrd> Pair<T> {
fn cmp_display(&self) {
if self.x >= self.y {
println!("The largest member is x = {:?}", self.x);
} else {
println!("The largest member is y = {:?}", self.y);
}
}
}
struct Unit(i32);
fn main() {
let pair = Pair{
x: Unit(1),
y: Unit(3)
};
pair.cmp_display();
}
本质上是Unit没有实现特征，加上就好了
#[derive(Debug, PartialEq, PartialOrd)]
struct Unit(i32);
9
// 填空
fn example1() {
// `T: Trait` 是最常使用的方式
// `T: Fn(u32) -> u32` 说明 `T` 只能接收闭包类型的参数
struct Cacher<T: Fn(u32) -> u32> {
calculation: T,
value: Option<u32>,
}
impl<T: Fn(u32) -> u32> Cacher<T> {
fn new(calculation: T) -> Cacher<T> {
Cacher {
calculation,
value: None,
}
}
fn value(&mut self, arg: u32) -> u32 {
match self.value {
Some(v) => v,
None => {
let v = (self.calculation)(arg);
self.value = Some(v);
v
},
}
}
}
let mut cacher = Cacher::new(|x| x+1);
assert_eq!(cacher.value(10), __);
assert_eq!(cacher.value(15), __);
}
fn example2() {
// 还可以使用 `where` 来约束 T
struct Cacher<T>
where T: Fn(u32) -> u32,
{
calculation: T,
value: Option<u32>,
}
impl<T> Cacher<T>
where T: Fn(u32) -> u32,
{
fn new(calculation: T) -> Cacher<T> {
Cacher {
calculation,
value: None,
}
}
fn value(&mut self, arg: u32) -> u32 {
match self.value {
Some(v) => v,
None => {
let v = (self.calculation)(arg);
self.value = Some(v);
v
},
}
}
}
let mut cacher = Cacher::new(|x| x+1);
assert_eq!(cacher.value(20), __);
assert_eq!(cacher.value(25), __);
}
fn main() {
example1();
example2();
println!("Success!")
}
Cacher的value()实际上是，如果调用时Cacher没有value，就对value()的参数执行初始化时设定好的闭包；否则，就返回Cacher的value，无论参数的值是多少。
assert_eq!(cacher.value(10), 11);
assert_eq!(cacher.value(15), 11);
assert_eq!(cacher.value(20), 21);
assert_eq!(cacher.value(25), 21);