5.31.关联类型
最后更新于：2022-04-01 00:44:35
关联类型是Rust类型系统中十分强力的一部分。它涉及到‘类型族’的概念，换句话说，就是把多种类型归于一类。这个描述可能比较抽象，所以让我们深入研究一个例子。如果你想编写一个`Graph`特性，你需要泛型化两个类型：点类型和边类型。所以你可能会像这样写一个特性，`Graph`：
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trait Graph<N, E> {
fn has_edge(&self, &N, &N) -> bool;
fn edges(&self, &N) -> Vec<E>;
// etc
}
~~~
虽然这可以工作，不过显得很尴尬，例如，任何需要一个`Graph`作为参数的函数都需要泛型化的`N'ode和`E'dge类型：
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fn distance<N, E, G: Graph<N, E>>(graph: &G, start: &N, end: &N) -> u32 { ... }
~~~
我们的距离计算并不需要`Edge`类型，所以函数签名中`E`只是写着玩的。
我们需要的是对于每一种`Graph`类型，都使用一个特定的的`N'ode和`E'dge类型。我们可以用关联类型来做到这一点：
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trait Graph {
type N;
type E;
fn has_edge(&self, &Self::N, &Self::N) -> bool;
fn edges(&self, &Self::N) -> Vec<Self::E>;
// etc
}
~~~
现在，我们使用一个抽象的`Graph`了：
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fn distance<G: Graph>(graph: &G, start: &G::N, end: &G::N) -> uint { ... }
~~~
这里不再需要处理`E'dge类型了。
让我们更详细的回顾一下。
## 定义关联类型
让我们构建一个`Graph`特性。这里是定义：
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trait Graph {
type N;
type E;
fn has_edge(&self, &Self::N, &Self::N) -> bool;
fn edges(&self, &Self::N) -> Vec<Self::E>;
}
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十分简单。关联类型使用`type`关键字，并出现在特性体和函数中。
这些`type`声明跟函数定义一样。例如，如果我们想`N`类型实现`Display`，这样我们就可以打印出点类型，我们可以这样写：
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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>;
}
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## 实现关联类型
就像任何特性，使用关联类型的特性用`impl`关键字来提供实现。下面是一个`Graph`的简单实现：
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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()
}
}
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这个可笑的实现总是返回`true`和一个空的`Vec`，不过它提供了如何实现这类特性的思路。首先我们需要3个`struct`，一个代表图，一个代表点，还有一个代表边。如果使用别的类型更合理，也可以那样做，我们只是准备使用`struct`来代表这3个类型。
接下来是`impl`行，它就像其它任何特性的实现。
在这里，我们使用`=`来定义我们的关联类型。特性使用的名字出现在`=`的左边，而我们`impl`的具体类型出现在右边。最后，我们在函数声明中使用具体类型。
## 特性对象和关联类型
这里还有另外一个我们需要讨论的语法：特性对象。如果你创建一个关联类型的特性对象，像这样：
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let graph = MyGraph;
let obj = Box::new(graph) as Box<Graph>;
~~~
你会得到两个错误：
~~~
error: the value of the associated type `E` (from the trait `main::Graph`) must
be specified [E0191]
let obj = Box::new(graph) as Box<Graph>;
^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
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;
^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
~~~
我们不能这样创建一个特性对象，因为我们并不知道关联的类型。相反，我们可以这样写：
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let graph = MyGraph;
let obj = Box::new(graph) as Box<Graph<N=Node, E=Edge>>;
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`N=Node`语法允许我们提供一个具体类型，`Node`，作为`N`类型参数。`E=Edge`也是一样。如果我们不提供这个限制，我们不能确定应该`impl`那个来匹配特性对象。