如何以及何时在 Rust 的 impl 块中使用泛型类型参数？

Question

我对 Rust 中impl关键字的泛型参数感到困惑。

为了解释我的困惑，我目前正在进行沙沙练习。 我正在做泛型部分。 这里可以看到的第二个问题是使Wrapper结构通用。

很简单，解决方法是：

struct Wrapper<T> {
    value: T,
}

impl<T> Wrapper<T> {
    pub fn new(value: T) -> Self {
        Wrapper { value }
    }
}

但是我问自己，为什么impl还必须有一个类型参数？ 为什么impl<T> Wrapper<T>而不仅仅是impl Wrapper<T> ？

我无法回答这个问题，但在继续下一个练习时，可以看到这里还有另一个通用问题，我通过以下方式解决了这个问题：

use std::fmt::Display;

pub struct ReportCard<T:Display> {
    pub grade: T,
    pub student_name: String,
    pub student_age: u8,
}

impl<T:Display> ReportCard<T> {
    pub fn print(&self) -> String {
        format!("{} ({}) - achieved a grade of {}",
            &self.student_name, &self.student_age, &self.grade.to_string())
    }
}

现在我想知道，为什么这是对的，而以下是错误的：

pub struct ReportCard<T:Display> {
    pub grade: T,
    pub student_name: String,
    pub student_age: u8,
}

impl<T:Display> ReportCard<T:Display> {
    pub fn print(&self) -> String {
        format!("{} ({}) - achieved a grade of {}",
            &self.student_name, &self.student_age, &self.grade.to_string())
    }
}

我认为我的问题的症结在于，我不太了解泛型语法。 以及在哪里放置泛型类型参数，特别是当有一个impl块时。

有没有人解释应该如何使用这些语法？

Answer 1

你可以把它想象成函数接受参数的方式，并且可以在函数调用中反馈这些参数，这可能是有意义的。

泛型类型Wrapper<T> “类似于”一个接受类型T并生成实际的具体类型Wrapper<T>的函数（即使语法没有区别，就像定义时没有区别一样）一个函数，当您调用它以从中获取实际值时）。

类似地，一个impl块“就像”一个可以接受一些参数的函数，并为给定类型生成给定实现。 也就是说， impl<T> Wrapper<T> { ... }应该被理解为定义一个通用实现，它接受一个参数T ，并为具体类型Wrapper<T>生成一个实际的具体实现{ ... } Wrapper<T> ，在这种情况下，可以将其视为“函数调用”而不是“签名声明”。

但是，例如，您也可以选择不使您的实现通用： impl Wrapper<u32> { ... } ，或者甚至使其在多个参数上通用，不在Wrapper<T> “调用”中使用 none： impl<T, U> Wrapper<char> { ... }因为这些类型参数也可以在实际实现中使用。

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话虽如此，我们现在可以更详细地查看语法。 通常，当您定义“通用块”（即，通用impl或通用struct或通用enum或...）时，该块的第一个关键字也可能使用<T, U, ...>语法，您可能会将其视为函数定义。 通过相同语法在块中对这些类型的每次后续使用都可能被视为“函数调用”：您将这些参数提供给另一个“函数”。

出于这个原因，您只能在impl块的第一个<...>部分中添加对这些类型的约束，而不是在类型之后：

impl<T: Display> Wrapper<T> { ... }

是有效的，因为它意味着给定一个类型T使得T实现特征Display ，我可以提供具体类型Wrapper<T>的实现，但是

impl<T: Display> Wrapper<T: Display> { ... }

无效，也不是

impl<T> Wrapper<T: Display> { ... }

因为您正在对“函数调用”施加约束。 就像

fn something(a: usize) {
  something_else(a);
}

是有效的，但不是

fn something(a: usize) {
  something_else(a: usize)
}

也不

fn something(a) {
  something_else(a: usize)
}