Rust语法: 枚举，泛型，trait
这是我学习Rust的笔记，本文适合于有一定高级语言基础的开发者看不适合刚入门编程的人，对于一些概念像枚举，泛型等，不会再做解释，只写在Rust中怎么用。
文章目录
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- 枚举
-
- 枚举的定义与赋值
- 枚举绑定方法和函数
- match匹配枚举
- if let语句
- Option
- match pattern
-
- 基本pattern
- pattern守卫
- 泛型
-
- 泛型函数
- 泛型结构体
- 泛型枚举
- 为结构体绑定泛型方法
- trait
-
- trait的定义与实现
- 用trait指定定特定方法
- impl中的trait约束
枚举
枚举的定义与赋值
枚举的定义格式如下：
enum 枚举名{
值1(附加类型),
值2(附加类型),…
}
其中，关联类型可以省去
例如要创建一个神经网络类型的枚举，就可以这样定义
enum NeuralNetwork {
CNN,
RNN,
GAN,
Transformer,
GNN
}
下面是传参和创建的例子，其中引用的部分可以看后面的，所有权&生命周期这一部分。
enum NeuralNetwork {
CNN,
RNN,
GAN,
Transformer,
GNN
}
fn main(){
let nn1 = NeuralNetwork::CNN; //创建一个NeuralNetwork类型的枚举，值为CNN
let nn2 = NeuralNetwork::Transformer;
let nn3 = nn1;
printnn(&nn3); //给函数传参
printnn(&nn2);
}
fn printnn(network: &NeuralNetwork){} //实参表明了需要一个NeuralNetwork类型的引用（）
除此之外，枚举可以增加附类型
enum NeuralNetwork { // 所有的网络类型都带有一个附加类型，String表示具体的网络名
CNN(String),
RNN(String),
GAN(String),
Transformer(String),
GNN(String)
}
enum Test{ // 所有的网络类型都带有一个附加类型，String表示具体的网络名
e1,
e2(String),
e3{x: u32, y: f64}, //绑定了一个匿名结构体类型
e4(u32, u32, u32) //绑定一个Tuple
}
fn main(){
let nn1 = NeuralNetwork::CNN(String::from("TextCNN"));
let nn2 = NeuralNetwork::Transformer(String::from("Transformer-XL"));
}
枚举绑定方法和函数
与结构体类型，对于枚举，Rust也允许使用impl关键字来绑定方法和函数
enum NeuralNetwork {
CNN(String),
RNN(String),
GAN(String),
Transformer(String),
GNN(String)
}
impl NeuralNetwork {
fn make_cnn(s: String) -> NeuralNetwork{ //绑定一个函数，用于创建CNN类型枚举
NeuralNetwork::CNN(s)
}
}
fn main(){
let nn1 = NeuralNetwork::make_cnn(String::from("TextCNN"));
let nn2 = NeuralNetwork::Transformer(String::from("Transformer-XL"));
}
match匹配枚举
match的语法大致如下
match 变量{
结果1 => 表达式1,
结果2 => 表达式2,
_ => 剩余结果处理
}
enum NeuralNetwork {
CNN(String),
RNN(String),
GAN(String)
}
fn main(){
let nn1 = NeuralNetwork::CNN(String::from("TextCNN"));
match nn1 {
NeuralNetwork::CNN(s) => println!("CNN 变体为 {}", s), //匹配到对应类型，后面写表达式，而括号内的s就是枚举所绑定类型
NeuralNetwork::RNN(s) => println!("RNN 变体为 {}", s),
NeuralNetwork::GAN(s) => println!("GAN 变体为 {}", s)
}
}
需要注意的是match需要把每一种结果都列出来，如果剩下的不想列可以使用通配符_来表示.
enum NeuralNetwork {
CNN(String),
RNN(String),
GAN(String)
}
fn main(){
let nn1 = NeuralNetwork::CNN(String::from("TextCNN"));
match nn1 {
NeuralNetwork::CNN(s) => println!("CNN 变体为 {}", s),
_ => println!("非CNN") //剩余类型统一处理
}
}
如果箭头后面需要处理更复杂的逻辑，则可以用函数块来写，如下
enum NeuralNetwork {
CNN(String),
RNN(String),
GAN(String)
}
fn main(){
let nn1 = NeuralNetwork::CNN(String::from("TextCNN"));
match nn1 {
NeuralNetwork::CNN(s) => {
let len = s.len();
println!("CNN 变体为 {} {}", s, len);
},
_ => println!("非CNN");
}
}
除此之外match其实是有返回值的，正如函数块的最后一个运算式为返回值一样，match的返回值为=>后的值
enum NeuralNetwork {
CNN(String),
RNN(String),
GAN(String)
}
fn main(){
let nn1 = NeuralNetwork::CNN(String::from("TextCNN"));
let res = match nn1 {
NeuralNetwork::CNN(s) => {
println!("CNN 变体为 {}", s);
s //s是返回值，返回给res，下面同理
},
NeuralNetwork::RNN(s) => {
println!("RNN 变体为 {}", s);
s
},
NeuralNetwork::GAN(s) => {
println!("GAN 变体为 {}", s);
s
}
};
println!("res is {}", res)
}
除了枚举之外，match也可以匹配别的值
fn main(){
let x = 10;
match x {
1 => println!("Is one!"),
2 => println!("Is tow"),
_ => println!("Other number!")
};
}
fn main(){
let x = "adasdasd";
match x {
"abc" => println!("Is abc!"),
"efg" => println!("Is efg"),
_ => println!("Other string!")
};
}
if let语句
如果指向match一种情况，则可以使用if let这个语法糖，只针对一种模式进行匹配
enum NeuralNetwork {
CNN(String),
RNN(String),
GAN(String)
}
fn main(){
let nn1 = NeuralNetwork::CNN(String::from("TextCNN"));
if let nn1 = NeuralNetwork::CNN{
println!("是CNN");
}
}
注意，if let后面的判断是=，而不是==。如果想要处理剩余情况，可以再加一个else
enum NeuralNetwork {
CNN(String),
RNN(String),
GAN(String)
}
fn main(){
let nn1 = NeuralNetwork::CNN(String::from("TextCNN"));
if let nn1 = NeuralNetwork::CNN{
println!("是CNN");
}else{
println!("不是CNN");
}
}
Option
Option是一种枚举，包含两种类型，分别是Some和None。Rust设计Option就是为了避免None和其它的值做运算而造成一系列错误而设计的。
Option的定义大致如下：
pub enum Option<T> {
None,
Some(T),
}
Option可以如下使用
fn main(){
let x = Option::Some("hello");
let y: Option<&str>= Option::None; //这里属于泛型，需要指定Option的泛型类型
let z = x + y; // None无法和y运算，从而保证了安全性
}
fn main(){
let _x = Option::Some("hello");
let y: Option<&str> = None;
match y {
Option::None => println!("空的"),
Option::Some(t) => println!("非空, 是{}", t)
}
}
match pattern
基本pattern
match允许更为复杂的匹配，这称之为匹配的pattern，其中常用的操作如下：
- | 用于分割多个可能，Rust会从左到右依次检查是否符合
例如：a | b | c则会 检查a后检查b，再检查是否符合c
- ()元组用于实现匹配坐标这类的多个参数数据
- 可以用…=b, a…=b这种Range来进行范围的匹配
注意，a…b是左闭右开类型，而加上等号则是左闭右闭
- _可以用来匹配剩余未匹配的所有值
fn main(){
let x: i32 = 100;
match x {
1 | 2 | 3 => println!("x位于1到3之间"), //会依次检查x是1,2还是3.只要匹配一个就进入后面的语句
4 ..=9 => println!("x位于4到9之间"),
10 | 100..=1000 => println!("x为10，或者100-1000之间的数"),
_ => println!("x不是所期待的数字")
};
}
fn main(){
let x: (i32, i32) = (-9, -10);
match x {
(1, 1) => println!("点(1, 1)"),
(1, 2 | 3 | 4) => println!("点(1,2), (1,3)或((1,4))"),
(..=-1, ..=-1) => println!("第三象限的点"),
_ => println!("其他区域的点")
};
}
可以使用@符号把必要时的某个值绑定到变量上，操作为 变量 @ 匹配式
fn main(){
let x: (i32, i32) = (-9, -10);
match x {
(1, 1) => println!("点(1, 1)"),
(1, 2 | 3 | 4) => println!("点(1,2), (1,3)或((1,4))"),
(x @ ..=-1, y @ ..=-1) => println!("第三象限的点({}, {})", x, y), //绑定第一个空的值到x，同理绑定y。
_ => println!("其他区域的点")
};
}
pattern守卫
pattern后面可以加上if判断语句来进一步的判断这个匹配是否合法，示例如下
fn judge_prime(x: i32) -> bool{
// TODO: 判断素数
true
}
fn main(){
let tmp: (i32, i32) = (-9, -10);
match tmp {
(x @ 0..=10, y @ _) if x == y => println!("在y=x直线上(0 <= x <= 100)"),
(x @ 0..=100, y @ 0..=100) if judge_prime(x) && judge_prime(y) => println!("(x, y)为0-100内的素数坐标"),
_ => println!("")
};
}
当然if后面的语句可以替换成函数块{}只要其返回值是bool类型即可。
fn judge_prime(_x: i32) -> bool{
// TODO: 判断素数
true
}
fn main(){
let tmp: (i32, i32) = (-9, -10);
match tmp {
(x, y) if x == y => println!("在y=x直线上"), //此时x，y无绑定，也就是无绑定上的约束
(x @ 0..=100, y @ 0..=100) if {
let tmp: bool = judge_prime(x);
tmp && judge_prime(y)
}
=> println!("(x, y)为0-100内的素数坐标"),
_ => println!("")
};
}
泛型
如其他语言（CPP，JAVA）一样，Rust也支持泛型。
泛型函数
泛型函数需要在函数名上指明泛型类型，通常用T，U这种大写字母来表示
fn qpow<T>(base: T, p: i32) -> T{
//TODO实现快速幂的逻辑
}
上述函数中T表示某个抽象的类型，而这个类型需要在函数名部分标注出来。随后的base和返回值都是T类型。
当然涉及到两个或者多个翻新类型时，需要都在函数名后面声明出
fn Test<T, U>(x: T, y: U) -> (T, U){
//TODO
}
泛型结构体
与函数类似，可以在结构体明上声明某个或者多个抽象类型
struct Point<T>{
x: T,
y: T
}
fn main(){
let ip = Point{x: 10, y: 10}; //此时ip类型为Point注意，Rust在编译时会把所有的抽象类型T替换成具体的类型，因为Rust是静态的，所以在编译之后所有的抽象类型都已经有具体的确定类型的值了。
struct Point<T>{
x: T,
y: T
}
fn main(){
let ip: Point<i64> = Point{x: 10, y: 10}; //强制约束为i64
let fp = Point{x: 10.0, y: 11};//报错，因为有两个类型
}
泛型枚举
枚举的泛型就是把其变体所绑定的类型内添加泛型，前面的Option的Some就是这个原理。
enum Test<T, U> {
SOME(T, U),
OTHER(T),
NO
为结构体绑定泛型方法
为结构体绑定方法使用impl关键字，如果该结构体是一个泛型结构体，则需要再impl后面加表明抽象类型。
struct Point<T>{
x: T,
y: T
}
impl Point<i32> { //只为i32类型实现判断素数坐标的方法, 由于是实现具体类型所以不需要再impl后面加尖括号
fn judge_prime(&self) -> bool{
//TODO判断素数
}
}
impl<T> Point<T> { //为所有类型都实现一个画图的方法，抽象方法要加尖括号表明抽象类型
fn show_point(&self) -> (){
//TODO画图
}
}
注意，此时impl的泛型参数不影响具体方法的参数
struct Point<T, U>{
x: T,
y: U
}
impl<T, U> Point<T, U> {
fn make_new_point<W>(&self, other_point: Point<T, W>) -> Point<T, W>{
Point {
x: self.x.clone(), //这里会有报错，具体原因看后面的trait部分
y: other_point.y
}
}
}
fn main(){
}
trait
trait的定义与实现
trait是Rust的一个类似于接口的类型，他可以为enum，struct来定义一套标准的接口，或者默认的某些方法。
trait 名字{
函数|抽象函数
}
看下面的例子
trait Draw {
fn _draw_atom(&self) ->(); //实现单个点的绘画，是一个抽象的方法
fn draw(&self) -> (){ //draw绘画调用_draw_atom，是一个已经实现的方法
self._draw_atom()
}
}
使用
impl trait类型 for 结构体|枚举
来为结构体或者枚举绑定方法
struct Point{
x: f64,
y: f64
}
struct Line{
A: f64,
B: f64
}
trait Draw {
fn _draw_atom(&self) ->();
fn draw(&self) -> (){ //该方法为所有实现Draw trait的结构体/枚举所共有
self._draw_atom()
}
}
impl Draw for Point { //为Point结构体实现
fn _draw_atom(&self) ->() {
println!("{} {}", self.x, self.y);
}
}
impl Draw for Line {//为Line结构体实现
fn _draw_atom(&self) -> (){
println!("{}x + {}y = 0", self.A, self.B);
}
}
用trait指定定特定方法
首先对于简单的约束，我们可以直接在函数参数后面加上 impl trait类型 的方式来要求某个参数必须实现特定的trait
fn Test(x: impl Draw){ //约束x必须实现Draw
}
如果类型比较多，且复杂则可以使用Bound的方式具体做法如下
在函数名后面用尖括号，写上泛型，然后后面用冒号指定trait
函数名
use std::fmt::Display; //使用fmt内的Display trait
fn Test<T: Draw + Display, U: Display>(x: T, y: U){}
//要求x实现了Draw和Display两个trait，而y只要求实现Display这个trait
此时你会发现bound约束太长了，降低了函数的可读性。于是Rust允许使用where关键字把Bound约束后置, 具体做法如下
- 在函数尖括号后声明泛型，T，U等变量。
- 在函数的函数体前用where关键字，后面跟上每个泛型变量的约束trait
use std::fmt::Display;
fn Test<T, U>(x: T, y: U)
where
T: Draw + Display, //约束T
U: Display //约束U
{
//TODO：函数体
}
我们同样可以再返回类型上约束实现具体的trait。但此时需要注意，返回的类型必须要是一种类型，不能使用分支语句使其返回多种可能的类型
use std::fmt::Display;
fn Test<T, U>(x: T, y: U) -> U //返回类型必须实现了Display
where
T: Draw + Display, //约束T
U: Display //约束U
{
//TODO：函数体
}
impl中的trait约束
除此之外，在impl中的泛型T，也可以进行相对应的trait的约束
impl<T: Display> Point<T>{
//对所有实现了Display trait的类型T，其Point都会具有test方法
fn test(&self){
}
}
trait可以进行覆盖实现，也就是为所有实现某些trait的类型添加一些方法
trait Hello {
fn print_hello(){
println!("hello");
}
}
impl<T: std::fmt::Display> Hello for T{
//为所有实现了Display这个trait的类型都添加一个print_hello函数
}
fn main(){
i32::print_hello(); //此时实现了Display的i32类型，也可以调用这个方法了
}