切片和数组有啥区别？

Posted 2023-02-18

【中文标题】切片和数组有啥区别？

【英文标题】：What is the difference between a slice and an array?切片和数组有什么区别？

【发布时间】：2015-08-27 22:36:46

【问题描述】：

为什么在这个例子中&[u8] 和&[u8; 3] 都可以？

fn main() 
    let x: &[u8] = &[1u8, 2, 3];
    println!(":?", x);

    let y: &[u8; 3] = &[1u8, 2, 3];
    println!(":?", y);

&[T; n] 可以强制转换为&[T] 的事实是使它们可以容忍的方面。 — Chris Morgan

为什么&[T; n] 可以强制转换为&[T]？在什么其他条件下会发生这种强制？

【参考方案1】：

[T; n] 是一个长度为n 的数组，表示为n 相邻的T 实例。

&[T; n] 纯粹是对该数组的引用，表示为指向数据的细指针。

[T] 是一个切片，一个无大小的类型；它只能通过某种形式的间接使用。

&[T]，称为切片，是一个有大小的类型。这是一个胖指针，表示为指向第一项的指针和切片的长度。

因此，数组的长度在编译时是已知的，而切片长度是运行时的问题。数组目前在 Rust 中是二等公民，因为不可能形成数组泛型。 [T; 0]、[T; 1]、&c. 的各种特征都有手动实现，通常最多 32 个；由于这个限制，切片更普遍有用。 &[T; n] 可以强制转换为 &[T] 的事实是使它们可以容忍的方面。

对于[T; 3]，有一个fmt::Debug 的实现，其中T 实现Debug，另一个用于&T，其中T 实现fmt::Debug，以此类推u8 实现Debug， &[u8; 3] 也可以。

为什么&[T; n] 可以强制转换为&[T]？在 Rust 中，强制何时发生？

它会在需要时强制执行，其他时候不会。我可以想到两种情况：

如果某些东西需要&[T]，而你给它一个&[T; n]，它会默默地强制执行； 当您在[T; n] 上调用x.starts_with(…) 时，它会观察到[T; n] 上没有这样的方法，因此自动引用开始发挥作用并尝试&[T; n]，这没有帮助，然后强制开始发挥作用，它会尝试 &[T]，它有一个名为 starts_with 的方法。

sn-p [1, 2, 3].starts_with(&[1, 2]) 演示了两者。

【讨论】：

关于强制，我有点困惑。例如，Pattern trait 是为 &[char] 实现的。我创建了一个变量 x = [' '] 并尝试使用 &x 作为模式（例如，将其传递给字符串上的 trim_matches），但这会导致编译器错误。我可以看到 x 的类型是 &[char, 1]。如果我尝试传递 &x[..] 它会被强制进入 &[char] ，现在编译器会找到 Pattern 实现。有什么我想念的还是这个 &[T; n] -> &[T] 在寻找 trait 实现时没有检查强制转换？

我说的可能不完全正确，但这是我的理解：泛型实现有一个讨厌的习惯，会妨碍强制，因为它们本质上被列为比 array-to 更重要-切片强制。它看到所有满足FnMut(char) -> bool 的类型都实现了该特征，因此停在那里，试图满足该特征绑定而不是玩弄类型强制。使用 const 泛型，这可以通过手动提供 [char; N] 和/或 &[char; N] 实现 (impl<const N: usize>) 来解决。会不会是另外一回事。

【参考方案2】：

为什么&[T; n] 可以强制转换为&[T]？

另一个答案解释了为什么&[T; n] 应该强制转换为&[T]，这里我将解释编译器如何计算出&[T; n] 可以强制转换为@ 987654330@.

有four possible coercions in Rust:

传递性。

如果T 强制转换为U 和U 强制转换为V，则T 强制转换为V。

指针弱化：

移除可变性：&mut T → &T 和 *mut T → *const T 转换为原始指针：&mut T → *mut T 和 &T → *const T

Deref trait:

如果T: Deref<Target = U>，则&T 通过deref() 方法强制转换为&U （同样，如果T: DerefMut，则&mut T 通过deref_mut() 强制转换为&mut U）

Unsize trait:

如果Ptr 是“指针类型”（例如&T、*mut T、Box、Rc 等）和T: Unsize<U>，则Ptr<T> 强制转换为Ptr<U> .

Unsize trait 自动实现：

[T; n]: Unsize<[T]> T: Unsize<Trait>T: Trait struct Foo<…> …, field: T : Unsize< struct Foo<…> …, field: U >，前提是 T: Unsize<U>（以及一些使编译器的工作更容易的条件）

（Rust 将 Ptr<X> 识别为“指针类型”，如果它实现了 CoerceUnsized。实际规则表述为，“如果 T: CoerceUnsized<U> 则 T 强制转换为 U”。）

&[T; n] 强制转换为&[T] 的原因是规则 4：(a) 编译器为每个 [T; n] 生成实现 impl Unsize<[T]> for [T; n]，并且 (b) 引用 &X 是指针类型。使用这些，&[T; n] 可以强制转换为&[T]。

【参考方案3】：

我根据 kennytm 和 Chris Morgan 的回答创作了这张照片。它描述了各种概念：

【讨论】：

n 在内存中不存在。对于切片，它在胖指针中，但对于数组或数组引用，它只存在于类型中，如N；都是编译时整理出来的，运行时根本不出现。