面向对象

参考 https://rustwiki.org/zh-CN/book/ch10-02-traits.html

use std::time::SystemTime;

pub trait MyTrait {
    // 1. 这个相当于抽象方法，继承的时候必须实现出来
    fn my_func1(&self) -> String;
    // 2. 下面这个是具体的方法，继承的时候无需再实现一遍
    fn my_func2(&self) -> String {
        format!("Running my func2 in Mytrait")
    }
}

// 第一个类，继承 MyTrait
pub struct MyClass1 {
    pub data1: String,
    pub data2: String,
}

impl MyTrait for MyClass1 {
    fn my_func1(&self) -> String {
        format!("Running my_func1 in Myclass1")
    }
}

// 第二个类，继承 MyTrait
pub struct MyClass2 {
    pub data3: String,
}

impl MyTrait for MyClass2 {
    fn my_func1(&self) -> String {
        format!("Running my_func1 in {}", self.data3)
    }
}

// 3. 如何用 MyTrait 作为类型。如何返回一个 MyTrait 类型
pub fn usage1(obj1: &impl MyTrait, obj2: &impl MyTrait) -> impl MyTrait {
    println!("input {},{} and  as MyTrait in usage", obj1.my_func1(), obj2.my_func1());
    return MyClass2 { data3: String::from("class3") };
}


// 4. 上面是个语法糖，下面这个是原始写法。注：严格限制每个 T 必须是同一个 Class
pub fn usage2<T: MyTrait, U: MyTrait>(obj1: &T, obj2: &U) {
    println!("input {},{} and  as MyTrait", obj1.my_func1(), obj2.my_func1());
    // return MyClass2 {};
}

// 5. 可以多个 trait，这个表示inp必须实现2个trait才可以
// pub fn usage3<T: MyTrait1 + MyTrait2>(inp: T) {}

// 6. where 语句更好看一些
// pub fn usage3<T, U>(t: T, u: U) -> i32
//     where T: MyTrait1 + MyTrait2,
//           U: MyTrait3
// { 1 }

fn main() {
    let obj1 = MyClass1 {
        data1: String::from("my class1"),
        data2: String::from("data2"),
    };

    // 对应1，重写抽象方法
    println!("{}", obj1.my_func1());
    // 对应2，重写具体方法
    println!("{}", obj1.my_func2());


    // 对应3，MyTrait 类型作为函数的输入/输出
    let obj2 = MyClass2 { data3: String::from("my class2") };
    let obj3 = usage1(&obj1, &obj2);
    println!("obj3: {}", obj3.my_func1());

    // 对应4
    usage2(&obj1, &obj2);
}

知识点

• 不能为别的crate添加 trait，例如，不能给 Vec 添加一个方法/添加一个 Display trait

trait 作为参数

？？？trait 作为参数，trait作为返回值

常见 trait

• 实现 std::io::Write 的值可以执行写字节操作；
• 实现 std::iter::Iterator 的值可以产生值的序列；
• 实现 std::clone::Clone 的值可以在内存中克隆自身；
• 实现 std::fmt::Debug 的值可以使用 println!() 的 {:?} 格式说明符打印出来。

例子

• std::fs::File 实现了 Write 特型，可以将字节写入本地文件。std::net::TcpStream 则是将字节写入网络连接。Vec<u8> 同样实现了 Write。在字节向量上每次调用 .write()，都可以在向量末尾追加一些数据。
• Range<i32> 实现了 Iterator 特型，与切片、散列表等相关的其他爹大气类型也实现了这个特型。
• 除了 TcpStream 这种不仅仅表示内存中数据的类型外，大多数标准库类型都实现了 Clone 特型。
• 大多数标准库都支持 Debug 特型。
• Clone 和 Iterator 方法，默认一直在作用域中。其它需要导入

泛型

fn run_query<M: Mapper + Serialize, R: Reducer + Serialize>(data: &DataSet, map: M, reduce: R) -> Results { ... }

可以给已有的类增加特型

trait MyTrait {
    fn is_a_to_t(&self) -> bool;
}

impl MyTrait for char {
    fn is_a_to_t(&self) -> bool {
        if *self >= 'a' && *self <= 't' {
            return true;
        }
        false
    }
}

fn main() {
    let a = 'c';
    println!("{}", a.is_a_to_t());
}

子 trait

// 使用 MyTrait2 的 类，还必须实现 MyTrait 里面的方法
pub trait MyTrait2: MyTrait {
    fn my_fun3(&self) -> String;
}

Iterator

实现 for i in obj 的功能

下面这个例子，可以让每个i是一个字符串格式的数字

use std::fmt::format;
use std::iter::Iterator;

struct MyClass {
    data: Vec<i32>,
    idx: usize,
}

impl Iterator for MyClass {
    // 下面这两个是必须的
    type Item = String;// 类型声明

    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
        if self.idx < self.data.len() {
            self.idx += 1;
            return Some(format!("iter to {}\n", self.data[self.idx - 1]));
        }
        None
    }

//     以及其它一些方法
}


fn main() {
    let a = MyClass { data: vec![1, 2, 3, 4, 5], idx: 0 };
    for x in a {
        print!("{}", x); // x 是 String
    }
}

操作符重载

举例

// 代码效果：自定义 -obj 是个什么逻辑
struct MyClass {
    data: Vec<i32>,
}

impl std::ops::Neg for MyClass {
    type Output = MyClass;

    fn neg(self) -> Self::Output {
        let mut data2 = self.data.clone();
        data2.reverse();
        MyClass { data: data2 }
    }
}


fn main() {
    let obj = MyClass { data: vec![1, 2, 3] };
    let obj2 = -obj;
    println!("{:?}", obj2.data);
    // [3, 2, 1]
}

参考：https://blog.csdn.net/feiyanaffection/article/details/125574733

常用 trait

说明

• Drop 和 Copy 只能有一个
• ??? https://blog.csdn.net/feiyanaffection/article/details/125574787/

Copy 和 Clone

• Copy 给编译器用，规定了一个对象使用 Copy 而不是 Move
• Clone 给程序员用，可以自己定义其行为
• 常见的数字类型、bool类型、共享借用指针&，都是具有 Copy 属性的类型。而 Box、Vec、可写借用指针&mut 等类型都是不具备 Copy 属性的类型。
• 对于数组类型，如果它内部的元素类型是Copy，那么这个数组也是Copy类型。
• 对于tuple类型，如果它的每一个元素都是Copy类型，那么这个tuple会自动实现Copy trait。
• 对于struct和enum类型，不会自动实现Copy trait。而且只有当struct和enum内部每个元素都是Copy类型的时候，编译器才允许我们针对此类型实现Copy trait。

Debug 和 Display

use std::fmt;

struct Point {
    x: i32,
    y: i32,
}


// println!("{:?}", point) 时的行为
impl fmt::Debug for Point {
    fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
        write!(f, "Point:", self.x, self.y)?;
        write!(f, "x: {}, y: {}", self.x, self.y)?;
        Ok(())
    }
}

// println!("{}", point) 时的行为
impl fmt::Display for Point {
    fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
        write!(f, "({}, {})", self.x, self.y)
    }
}

也有个更简洁的，

#[derive(Debug)]
struct Point {
    x: i32,
    y: i32,
}

deref

use std::ops::Deref;


struct MyBox<T>(T);

impl<T> MyBox<T> {
    fn new(x: T) -> MyBox<T> {
        MyBox(x)
    }
}

impl<T> Deref for MyBox<T> {
    type Target = T;

    // *obj 返回的值
    fn deref(&self) -> &T {
        &self.0
    }
}


fn main() {
    let x = MyBox::new(3);
    assert_eq!(3, *x);
}

Drop

struct MyStruct {
    data: String,
}

impl Drop for MyStruct {
    fn drop(&mut self) {
        println!("Dropped MyStruct with data {}", self.data);
    }
}

// 1. 可以手动drop，触发 drop 方法
let c = MyStruct { data: String::from("data3") };
drop(c);

let a = MyStruct { data: String::from("data1") };
let b = MyStruct { data: String::from("data2") };
// 程序块末尾会先Drop2后Drop1

derive：快速的操作符重载

#[derive(Debug, PartialEq)]
struct Rectangle {
    width: u32,
    height: u32,
}

fn main() {
    let rect = Rectangle {
        width: 30,
        height: 50,
    };
    println!("Rect is {:?}", rect);
    // 下面这个格式更好看
    println!("Rect is {:#?}", rect);

    // PartialEq 实现的功能
    println!("{}", rect == Rectangle { width: 20, height: 40 })
}

结果：

Rect is Rectangle { width: 30, height: 50 }
Rect is Rectangle {
    width: 30,
    height: 50,
}
false

• Debug
• Eq, PartialEq, Ord, PartialOrd
• Clone
• Copy
• Hash，从 &T 计算哈希值（hash）
• Default, 创建数据类型的一个空实例。

匿名函数

let func = |num: i32| -> i32{
    println!("{}", num);
    return num + 5;
};

// 也可以省略类型，会自动推导类型
let func2 = |num| { num + 1 };

更多：https://weread.qq.com/web/reader/d733256071eeeed9d7322fd

单例模式 Singleton

use std::sync::Mutex;
use lazy_static::lazy_static;

struct Singleton {
    data: i32,
}


impl Singleton {
    fn instance() -> &'static Mutex<Singleton> {
        lazy_static! {
            static ref INSTANCE: Mutex<Singleton> = Mutex::new(Singleton{data:0});
        }
        &INSTANCE
    }
}


#[test]
fn test1() {
    let singleton1 = Singleton::instance();
    let singleton2 = Singleton::instance();

    singleton1.lock().unwrap().data = 5;
    println!("{}", singleton2.lock().unwrap().data);
}

• Mutex 是为了保证线程安全，如果不需要线程安全，也可以不用它
• 也可以用 std::sync::Once，优点是原生，缺点是代码稍复杂

实战

用 Box-dyn 把不同的 struct 放到同一个Array中

// Box<dyn MyTrait>
trait MyTrait {
    fn my_trait_method(&self);
}
​
struct MyStruct1 {}
impl MyTrait for MyStruct1 {
    fn my_trait_method(&self) {
        println!("MyStruct1");
    }
}
​
struct MyStruct2 {}
impl MyTrait for MyStruct2 {
    fn my_trait_method(&self) {
        println!("MyStruct2");
    }
}
​
fn main() {
    let mut vec: Vec<Box<dyn MyTrait>> = Vec::new();
    vec.push(Box::new(MyStruct1 {}));
    vec.push(Box::new(MyStruct2 {}));
    for item in &vec {
        item.my_trait_method();
    }
}

引申：策略模式

trait Strategy {
    fn execute(&self);
}

struct Strategy1;

impl Strategy for Strategy1 {
    fn execute(&self) {
        println!("执行策略1");
    }
}

struct Strategy2;

impl Strategy for Strategy2 {
    fn execute(&self) {
        println!("执行策略2");
    }
}

struct Context {
    strategy: Box<dyn Strategy>,
}

impl Context {
    fn new(strategy: Box<dyn Strategy>) -> Self {
        Self { strategy }
    }

    fn set_strategy(&mut self, strategy: Box<dyn Strategy>) {
        self.strategy = strategy;
    }
    fn execute_strategy(&self) {
        self.strategy.execute();
    }
}