如何要求泛型类型在泛型函数中实现 Add、Sub、Mul 或 Div 之类的操作?
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【中文标题】如何要求泛型类型在泛型函数中实现 Add、Sub、Mul 或 Div 之类的操作?【英文标题】:How do I require a generic type implement an operation like Add, Sub, Mul, or Div in a generic function? 【发布时间】:2015-03-21 15:18:36 【问题描述】:我正在尝试在 Rust 中实现一个通用函数,其中对参数的唯一要求是应该定义乘法运算。我正在尝试实现一个通用的“电源”,但将使用更简单的cube
函数来说明问题:
use std::ops::Mul;
fn cube<T: Mul>(x: T) -> T
x * x * x
fn main()
println!("5^3 = ", cube(5));
编译时出现此错误:
error[E0369]: binary operation `*` cannot be applied to type `<T as std::ops::Mul>::Output`
--> src/main.rs:4:5
|
4 | x * x * x
| ^^^^^^^^^
|
= note: an implementation of `std::ops::Mul` might be missing for `<T as std::ops::Mul>::Output`
这是什么意思?我选择了错误的特质吗?我该如何解决这个问题?
【问题讨论】:
【参考方案1】:让我们稍微分解一下你的例子:
fn cube<T: Mul>(x: T) -> T
let a = x * x;
let b = a * x;
b
a
和 b
的类型是什么?在这种情况下,a
的类型是 <T as std::ops::Mul>::Output
— 从错误消息中听起来很熟悉?然后,我们再次尝试将该类型乘以 x
,但不能保证 Output
可以乘以任何值!
让我们做最简单的事情,说T * T
需要导致T
:
fn cube<T: Mul<Output = T>>(x: T) -> T
x * x * x
不幸的是,这会产生两个类似的错误:
error[E0382]: use of moved value: `x`
--> src/lib.rs:6:9
|
6 | x * x * x
| - ^ value used here after move
| |
| value moved here
|
= note: move occurs because `x` has type `T`, which does not implement the `Copy` trait
这是因为Mul
trait takes arguments by value,所以我们添加了Copy
,这样我们就可以复制这些值。
我也改用where
子句,因为我更喜欢它,而且内联这么多也很笨拙:
fn cube<T>(x: T) -> T
where
T: Mul<Output = T> + Copy
x * x * x
另见:
How do I implement the Add trait for a reference to a struct? How to write a trait bound for adding two references of a generic type?【讨论】:
【参考方案2】:绑定T: Mul
并不意味着二元运算符的结果也是T
类型。结果类型是该特征的关联类型:Output
。
另一个问题是在 Rust 1.0 之前,操作符特征从传递引用切换到传递值。在通用代码中,这可能有点让人头疼(至少现在是这样),因为这些运算符使用它们的操作数,除非您还要求类型为Copy
。
为了完整起见(如果您不想要求Copy
),让我添加一些关于可能的替代方向的信息。
为了通用代码,鼓励“数字类型”的作者提供这些运算符特征的额外非消耗实现,这样您就不需要Copy
或Clone
.例如,标准库已经提供了以下实现:
f64 implements Mul< f64>
f64 implements Mul<&f64>
&f64 implements Mul< f64>
&f64 implements Mul<&f64>
每个实现都有f64
作为Output
类型。直接利用这些特征并不漂亮:
fn cube<T>(x: &T) -> T
where
for<'a> T: Mul<&'a T, Output = T>,
for<'a, 'b> &'a T: Mul<&'b T, Output = T>,
x * x * x
最终,我们可能会获得一些(稍微)更高级别的特征,这将减少噪音。例如:T: Mul2
可以暗示 T: Mul<T> + Mul<&T>
和 &T: Mul<T> + Mul<&T>
,但在撰写本文时,Rust 编译器似乎无法处理这个问题。至少我无法成功编译以下代码:
use std::ops::Mul;
pub trait Mul2
where
Self: Mul<Self, Output = Self>,
Self: for<'a> Mul<&'a Self, Output = Self>,
for<'a> &'a Self: Mul<Self, Output = Self>,
for<'a, 'b> &'a Self: Mul<&'b Self, Output = Self>,
impl<T> Mul2 for T
where
T: Mul<T, Output = T>,
T: for<'a> Mul<&'a T, Output = T>,
for<'a> &'a T: Mul<T, Output = T>,
for<'a, 'b> &'a T: Mul<&'b T, Output = T>,
fn cube<T: Mul2>(x: &T) -> T
x * x * x
fn main()
let c = cube(&2.3);
println!("Hello, world! ", c)
我认为可以肯定地说这方面的情况会有所改善。目前,在 Rust 中通用实现数值算法的能力并没有我希望的那么好。
【讨论】:
能否请您解释一下(或只是给出一个链接)“where for”符号,我以前没见过。 where 子句是一种更通用的约束泛型参数的方式。他们是通过github.com/rust-lang/rfcs/blob/master/text/0135-where.md 介绍的for<'a>
表示法是在 RFC 387 中引入的:github.com/rust-lang/rfcs/blob/master/text/…。以上是关于如何要求泛型类型在泛型函数中实现 Add、Sub、Mul 或 Div 之类的操作?的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章
涉及泛型对象的泛型属性的赋值无法在泛型函数中正确进行类型检查