是否可以在特征定义中使用“impl Trait”作为函数的返回类型？

Posted 2023-02-18

【中文标题】是否可以在特征定义中使用“impl Trait”作为函数的返回类型？

【英文标题】：Is it possible to use `impl Trait` as a function's return type in a trait definition?

【发布时间】：2017-01-21 18:27:56

【问题描述】：

是否可以将特征内的函数定义为具有impl Trait 返回类型？我想创建一个可以由多个结构实现的特征，以便它们的 new() 函数返回一个对象，它们都可以以相同的方式使用，而无需编写特定于每个结构的代码。

trait A 
    fn new() -> impl A;

但是，我收到以下错误：

error[E0562]: `impl Trait` not allowed outside of function and inherent method return types
 --> src/lib.rs:2:17
  |
2 |     fn new() -> impl A;
  |                 ^^^^^^

这是对impl Trait 的当前实现的限制还是我用错了？

【参考方案1】：

如果您只需要返回当前正在实现 trait 的特定类型，您可能正在寻找 Self。

trait A 
    fn new() -> Self;

例如，这将编译：

trait A 
    fn new() -> Self;


struct Person;

impl A for Person 
    fn new() -> Person 
        Person
    

或者，一个更完整的例子，演示使用 trait：

trait A 
    fn new<S: Into<String>>(name: S) -> Self;
    fn get_name(&self) -> String;


struct Person 
    name: String


impl A for Person 
    fn new<S: Into<String>>(name: S) -> Person 
        Person  name: name.into() 
    

    fn get_name(&self) -> String 
        self.name.clone()
    


struct Pet 
    name: String


impl A for Pet 
    fn new<S: Into<String>>(name: S) -> Pet 
        Pet  name: name.into() 
    

    fn get_name(&self) -> String 
        self.name.clone()
    


fn main() 

    let person = Person::new("Simon");
    let pet = Pet::new("Buddy");

    println!("'s pets name is ", get_name(&person), get_name(&pet));


fn get_name<T: A>(a: &T) -> String 
    a.get_name()

Playground

作为旁注.. 我在这里使用String 来支持&str 引用.. 以减少对显式生命周期的需求，并可能失去对手头问题的关注。我相信在借用内容时返回&str 引用通常是惯例，这在这里似乎很合适。但是我不想过多地分散实际示例的注意力。

【讨论】：

这与返回impl Trait 不同。例如，您不能添加在Person 中返回Pet 但在Pet 中返回Person 的方法，尽管两者都实现了A。 RFC (1522) 提到了这个限制并表示希望最终删除它（“初始限制”下的第一个项目符号）。

老实说，我没有考虑过@trentcl。我的回答似乎对 OP 有所帮助。既然被接受了，我应该怎么做？

@SimonWhitehead 我建议对第一句话进行编辑（不确定同行评审过程是如何运作的，也许你可以看到）。但我认为你的答案很好，没有理由不应该被接受（毕竟它解决了 OP 的直接问题）。

【参考方案2】：

作为trentcl mentions，您目前不能将impl Trait 放在特征方法的返回位置。

来自RFC 1522：

impl Trait 只能写在独立或固有实现函数的返回类型中，不能写在特征定义或任何非返回类型位置。它们也可能不会出现在闭包特征或函数指针的返回类型中，除非它们本身是合法返回类型的一部分。

最终，我们希望允许在特征中使用该功能 [...]

现在，您必须使用盒装 trait 对象：

trait A 
    fn new() -> Box<dyn A>;

另见：

Is it possible to have a constructor function in a trait? Why can a trait not construct itself? How do I return an instance of a trait from a method?

仅每晚

如果你想使用不稳定的夜间功能，你可以使用existential types (RFC 2071)：

// 1.40.0-nightly (2019-11-05 1423bec54cf2db283b61)
#![feature(type_alias_impl_trait)]

trait FromTheFuture 
    type Iter: Iterator<Item = u8>;

    fn example(&self) -> Self::Iter;


impl FromTheFuture for u8 
    type Iter = impl Iterator<Item = u8>;

    fn example(&self) -> Self::Iter 
        std::iter::repeat(*self).take(*self as usize)
    


fn main() 
    for v in 7.example() 
        println!("", v);
    

【讨论】：

再次感谢 Shepmaster。我没有完全考虑到这一点，所以我看到我的回答并没有直接解决这个问题。也就是说，它现在已被接受，并且似乎对 OP 有所帮助。我该如何从这里开始？是否应该编辑问题以删除 impl Trait 的特定用途，还是应该努力完全删除答案？

@SimonWhitehead 我不愿意如此彻底地编辑这个问题。我认为留下两个答案都很好。你可以改变你的答案，比如“虽然你还不能做 X，但这里有一个可能有帮助的解决方法”。回答直接问题并提供有用的替代方案都是有价值的贡献。复选标记主要表示“这个答案对 OP 的帮助最大”。投票的意思是“这个答案对我有帮助”。

【参考方案3】：

通过使用associated type 并明确命名返回类型，即使在它没有返回Self 的情况下，您也可以获得类似的结果：

trait B 
struct C;

impl B for C 

trait A 
    type FReturn: B;
    fn f() -> Self::FReturn;


struct Person;

impl A for Person 
    type FReturn = C;
    fn f() -> C 
        C
    

【参考方案4】：

Rust 相当新，所以可能需要检查。

您可以对返回类型进行参数化。这有一些限制，但它们比简单地返回 Self 限制更少。

trait A<T> where T: A<T> 
    fn new() -> T;


// return a Self type
struct St1;
impl A<St1> for St1 
    fn new() -> St1  St1 


// return a different type
struct St2;
impl A<St1> for St2 
    fn new() -> St1  St1 


// won't compile as u32 doesn't implement A<u32>
struct St3;
impl A<u32> for St3 
    fn new() -> u32  0 

这种情况下的限制是您只能返回实现A<T> 的类型T。这里，St1 实现了A<St1>，所以St2 到impl A<St2> 是可以的。但是，它不适用于例如，

impl A<St1> for St2 ...
impl A<St2> for St1 ...

为此，您需要进一步限制类型，例如

trait A<T, U> where U: A<T, U>, T: A<U, T> 
    fn new() -> T;

但我正在努力解决最后一个问题。