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Rust/14-traits

Trait

trait 定义一种「类型能做什么」的抽象接口，类似其他语言的接口（interface）。它是 Rust 实现多态与代码复用核心。

1. 定义与实现 trait

定义与实现 trait
trait Summary {
    fn summarize(&self) -> String;
}
 
struct News {
    headline: String,
}
 
impl Summary for News {
    fn summarize(&self) -> String {
        format!("头条: {}", self.headline)
    }
}
 
fn main() {
    let n = News { headline: String::from("Rust 1.0 发布") };
    println!("{}", n.summarize());
}
ℹ️trait 是能力契约

trait 只声明「有哪些方法」。一个类型 impl 了某 trait，就意味着它具备该能力，可被要求该能力的泛型/trait bound 接受。

2. 默认方法实现

trait Summary {
    fn author(&self) -> String;
    fn summarize(&self) -> String {
        format!("(作者: {})", self.author())   // 默认实现可调用其他方法
    }
}
 
impl Summary for News {
    fn author(&self) -> String { String::from("编辑部") }
}

3. trait 作为约束（trait bound）

fn notify<T: Summary>(item: &T) {
    println!("通知: {}", item.summarize());
}

也可用 impl Trait 简写：fn notify(item: &impl Summary)。

💡impl Trait vs 泛型 bound

fn f(x: &impl Trait) 与 fn f<T: Trait>(x: &T) 等价，前者更简洁，仅用于单约束单参数时。

4. trait 对象实现运行时多态

用 &dyn Trait 存放「任何实现了该 trait 的类型」，在运行时动态分发：

trait 对象与多态
trait Summary {
    fn summarize(&self) -> String;
}
 
struct News { headline: String }
struct Tweet { user: String }
 
impl Summary for News {
    fn summarize(&self) -> String {
        format!("头条: {}", self.headline)
    }
}
 
impl Summary for Tweet {
    fn summarize(&self) -> String {
        format!("@{} 发推", self.user)
    }
}
 
fn main() {
    let news = News { headline: String::from("Rust 很快") };
    let tweet = Tweet { user: String::from("alice") };
 
    let items: Vec<&dyn Summary> = vec![&news, &tweet];
    for i in items {
        println!("{}", i.summarize());
    }
}
⚠️dyn 有运行时开销

dyn Trait 通过虚表（vtable）动态调用，有轻微开销且大小不固定（需指针）。若编译期多态够用，优先用泛型 + trait bound（静态分发，零开销）。

5. 派生 trait

用 #[derive(...)] 让编译器自动实现常用 trait：

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

6. 返回 impl Trait

fn make_counter() -> impl FnMut() -> i32 {
    let mut n = 0;
    move || { n += 1; n }
}
🎯练习

定义一个 trait Draw { fn draw(&self); }，为 Circle 和 Square 实现它。写一个函数 fn render(shapes: &[&dyn Draw]) 遍历绘制。再给 trait 加一个默认方法 fn name(&self) -> &str { "unknown" }。

小结

  • trait 抽象「能力」，类型用 impl 实现
  • 默认方法可复用；trait bound 约束泛型参数
  • impl Trait 简写单约束；&dyn Trait 实现运行时多态
  • 派生 trait 一键获得 Debug/Clone 等
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