2020-11-25 更新：

修正了C++ 20中的concept語法

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在上一篇文章 https://zhuanlan.zhihu.com/p/76740667 中，我介紹多態、靜態分發和動態分發的概念，以及他們各自在C++和Rust中的實現方式。

在本文中，我會重點講Rust中的Trait實現的靜態分發與C++ 20（準確的說，現在還叫做C++ 2a）中的concepts的區別。

在具體介紹這個區別之前，我想跟大家介紹一個概念，叫做duck typing（鴨子類型）。

鴨子類型

呃……你沒有看錯，這個鴨子就是你平常理解的那個鴨子，我也沒有翻譯錯……

鴨子類型^[1]是鴨子測試的一個應用：

如果它走起來像鴨子，也跟鴨子一樣發出嘎嘎的叫聲，那么它就是鴨子

聽起來似乎非常無厘頭，但這個模式實際上被廣泛的應用于多種語言。

在C++中的應用

template <typename T> concept Stream = requires(T a, std::uint8_t* mut_buffer, size_t size, const std::uint8_t* buffer) {{ a.read(mut_buffer, size) } -> std::convertible_to<size_t>;{ a.write(buffer, size) } -> std::convertible_to<size_t>; };class Console { ... }; class FileStream { ... };

在Golang中的應用

type Stream interface {Read(uint32) []byteWrite([]byte) uint32 }type Console struct { ... } type FileStream struct { ... }func (c Console) Read(size uint32) []byte {... }func (c Console) Write(data []byte) uint32 {... }

在上面的兩個例子中，我們可以注意到，Console和FileStream這兩個類型都沒有顯示的聲明自己兼容Stream concept(interface)，但在編譯階段，編譯器可以根據他們實現的方法來判斷他們支持Stream要求的操作，從而實現多態。

這個功能看似非常誘人，省去了顯式聲明的麻煩，但也帶來了問題。

鴨子類型的局限性

程序員的造詞能力通常是非常匱乏的（大家每次要給變量命名時的抓耳撓腮可以證明這一點），所以非常容易在方法名上重復，但在兩個語境中又可能具有完全不同的語義。

舉個例子：

template <typename T> concept Thread = requires(T a, int signal) {{ a.kill(signal) }; };class DuckFlock { public:void kill(int amount); };void nofity_thread(Thread& t) {t.kill(SIGUSR1); }

原本我以為給鴨群發了一個信號，讓它們打印一下狀態，結果一不小心就殺掉了10只鴨子^[2]，真的只能召喚華農兄弟了。

Rust的設計

在Rust中，是不允許這種情況出現的，必須顯式的生命類型實現的是哪個trait：

trait Thread {fn kill(&mut self, signal:i32); }trait Flock {fn kill(&mut self, amount:i32); }struct DuckFlock {ducks: i32 }impl DuckFlock {pub fn new(amount: i32) -> DuckFlock {DuckFlock{ ducks: amount }} }impl Thread for DuckFlock {fn kill(&mut self, signal: i32) {if signal == 10 {println!("We have {} ducks", self.ducks);} else {println!("Unknown signal {}", signal);}} }impl Flock for DuckFlock {fn kill(&mut self, amount: i32) {self.ducks -= amount;println!("{} ducks killed", amount);} }fn main() {let mut flock = DuckFlock::new(100);{let thread:&mut Thread = &mut flock;thread.kill(10);}{let flock:&mut Flock = &mut flock;flock.kill(10);}{let thread:&mut Thread = &mut flock;thread.kill(10);} }

同樣的，這個例子我也放到Rust Playground，歡迎大家前去玩耍。

Markers

在Rust中，由于實現Trait必須要顯式聲明，這就衍生出了一種特殊類型的trait，它不包含任何的函數要求：

trait TonyFavorite {} trait Food {fn name(&self) -> String; }struct PeikingDuck;impl Food for PeikingDuck {fn name(&self) -> String {"Peiking Duck".to_owned()} }impl TonyFavorite for PeikingDuck {}struct Liver;impl Food for Liver {fn name(&self) -> String {"Liver".to_owned()} }fn eat<T: Food + TonyFavorite>(food: T) {println!("Tony only eat his favorite food like {}", food.name()); }fn main() {eat(PeikingDuck);// eat(Liver); // compile error }

這里例子的Playground在此。

事實上，在Rust中，類似的Marker還有非常多，比如Copy、Sync、Send等等。在后續的文章中，再跟大家逐一解釋這些trait的含義與妙用。

在下一節的文章中，我會介紹Rust類型系統和C++類型系統最大的不同之一：Rust結構體不能繼承，以及為什么。敬請期待。

延伸閱讀

上一篇

黃玨珅：C++工程師的Rust遷移之路（4）- 繼承與組合 - 中?zhuanlan.zhihu.com

下一篇

黃玨珅：C++工程師的Rust遷移之路（6）- 繼承與組合 - 后?zhuanlan.zhihu.com

參考

^Duck typing?https://en.wikipedia.org/wiki/Duck_typing

^在Linux下SIGUSR1等于10

總結

以上是生活随笔為你收集整理的10玩rust_C++工程师的Rust迁移之路（5）- 继承与组合 - 下的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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