4.30.关联类型 · rust-book

# 关联类型 > [associated-types.md](https://github.com/rust-lang/rust/blob/master/src/doc/book/associated-types.md) commit 6ba952020fbc91bad64be1ea0650bfba52e6aab4 关联类型是Rust类型系统中非常强大的一部分。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`trait，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trait，`Graph<N, E>`： ~~~ 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： ~~~ 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： ~~~ 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： ~~~ 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`trait。这里是定义： ~~~ trait Graph { type N; type E; fn has_edge(&self, &Self::N, &Self::N) -> bool; fn edges(&self, &Self::N) -> Vec<Self::E>; } ~~~ 十分简单。关联类型使用`type`关键字，并出现在trait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： ~~~ 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>; } ~~~ ### 实现关联类型就像任何 trait，使用关联类型的 trait 用`impl`关键字来提供实现。下面是一个`Graph`的简单实现： ~~~ # 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() } } ~~~ 这个可笑的实现总是返回`true`和一个空的`Vec<Edge>`，不过它提供了如何实现这类 trait 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 trait 的实现。在这里，我们使用`=`来定义我们的关联类型。trait 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。 ### trait 对象和关联类型这里还有另外一个我们需要讨论的语法：trait对象。如果你创建一个关联类型的trait对象，像这样： ~~~ # 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; ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 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trait对象，因为我们并不知道关联的类型。相反，我们可以这样写： ~~~ # 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`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trait对象。