generics - 没有类型参数的泛型类型上的泛型结构

Question

有可能在 Rust 中做这样的事情吗？

trait Foo<T> {}

struct A;
struct B;

struct Bar<T: Foo> {
    a: T<A>,
    b: T<B>
}

我知道我可以只为 Bar 使用两个参数，但我认为必须有更好的方法来做到这一点。

我想实现一个 Graph结构。因为我不能只将节点和边绑定(bind)到他们的 parent 生命周期，所以我想要像 Rc 这样的东西。 .然而，有时可能需要一个 Graph可以从多个线程访问。所以我必须同时实现 Rc和 Arc .

就是这样Foo适合:我实现 Foo两者都适用 Rc和 Arc ( Foo 需要 Deref )，我使用参数 T绑定(bind)到 Foo .这就是我想要为单线程和多线程使用一个结构的方式。

Answer 1

⇒ 这是当前不可能 用 Rust 的类型系统来表达 ☹

幸运的是，由于 this RFC 中提出的“通用关联类型”， future 将成为可能。 .您可以在 the corresponding tracking issue 中跟踪实现和稳定的状态.

这里的重要术语是“HKT”( h 更高 k inded t ypes)。这是尚未在 Rust 中实现的类型系统的一个特性。 Haskell 提供 HKT。在 C++ 世界中，HKT 被称为“模板模板”。上面提到的泛型关联类型也是 HKT 的一种形式。

但究竟什么是 HKT？

让我们慢慢开始:我们所知道的简单类型是什么？让我们列出一些类型:i32 , bool , String .这些都是类型……您可以拥有这些类型的值(变量)。怎么样Vec<i32> ?这也是一种简单的类型!你可以有一个 Vec<i32> 类型的变量，没问题!

我们想将这些类型组合在一起；我们称这种分类为“某种类型”。如果我们想以一种非常抽象的方式(关于类型的类型)进行讨论，我们会选择其他词，在这种情况下是 kind。甚至还有一种表示类型的符号。对于上面的简单类型，我们说:这些类型的种类是

*

是的，只是一颗星星，很容易。符号在以后更有意义!

让我们搜索与简单类型不同的类型。 Mutex<HashMap<Vec<i32>, String>> ?不，它可能相当复杂，但它仍然很友好 *我们仍然可以拥有该类型的变量。

怎么样Vec ?是的，我们省略了尖括号。是的，这确实是另一种类型!我们可以有一个 Vec 类型的变量吗？ ?不!什么的向量？!

这种捐赠方式为:

* -> *

这只是说:给我一个普通类型( * )，我将返回一个普通类型!给个普通型i32到这个东西( Vec )，它将返回一个普通类型 Vec<i32> !它也称为类型构造函数，因为它用于构造类型。我们甚至可以更进一步:

* -> * -> *

这有点奇怪，因为它与currying有关。对于非 Haskell 程序员来说，读起来很奇怪。但这意味着:给我两种类型，我将返回一种类型。让我们想一个例子... Result ! Result类型构造函数将返回一个具体类型 Result<A, B>在您提供两种具体类型之后 A和 B .

术语更高级的类型只是指所有不是 * 的类型。 ，它们是类型构造函数。

在你的例子中

当你写 struct Bar<T: Foo>你要T成为那种人 * -> * ，意思是:你可以给 T 一个类型并接收一个简单的类型。但正如我所说，这在 Rust 中还不能表达。要使用类似的语法，人们可能会想象这在 future 可以工作:

// This does NOT WORK!
struct Bar<for<U> T> where T<U>: Foo {
    a: T<A>,
    b: T<B>,
}

for<>语法借自 "higher-ranked trait bounds" (HRTB) ，今天可以用于抽象生命周期(最常用于闭包)。

链接

如果您想阅读有关此主题的更多信息，请访问以下链接:

Niko Matsakis' great series of blog posts discussing one possible solution (associated type constructors) to the HKT problem

The RFC proposing generic associated types (just a less scary name for "associated type constructors")

HRTB explanation

奖金 :如果将实现关联的类型构造函数，您的问题的解决方案(我认为，因为没有办法测试)!

由于 RFC 不允许通过 Rc，我们必须在我们的实现中绕道而行。直接作为类型参数。可以这么说，它没有直接介绍HKT。但是正如 Niko 在他的博客文章中所说的那样，我们可以通过使用所谓的“家族特征”，获得与具有关联类型构造函数的 HKT 相同的灵活性和功能。

/// This trait will be implemented for marker types, which serve as
/// kind of a proxy to get the real type.
trait RefCountedFamily {
    /// An associated type constructor. `Ptr` is a type constructor, because
    /// it is generic over another type (kind * -> *).
    type Ptr<T>;
}

struct RcFamily;
impl RefCountedFamily for RcFamily {
    /// In this implementation we say that the type constructor to construct
    /// the pointer type is `Rc`.
    type Ptr<T> = Rc<T>;
}

struct ArcFamily;
impl RefCountedFamily for ArcFamily {
    type Ptr<T> = Arc<T>;
}

struct Graph<P: RefCountedFamily> {
    // Here we use the type constructor to build our types
    nodes: P::Ptr<Node>,
    edges: P::Ptr<Edge>,
}

// Using the type is a bit awkward though:
type MultiThreadedGraph = Graph<ArcFamily>;

有关更多信息，您应该真正阅读 Niko 的博客文章。困难的话题解释得足够好，甚至我都能或多或少地理解它们!

编辑 : 我刚刚注意到 Niko 实际上使用了 Arc/Rc例如在他的博客文章中!我完全忘记了这一点，我自己想到了上面的代码……但也许我的潜意识还记得，因为我和 Niko 一样选择了几个名字。无论如何，这里是his (probably way better) take on the issue .