Phụ lục C: Các Trait có thể dẫn xuất

Trong nhiều phần của cuốn sách này, chúng ta đã thảo luận về thuộc tính derive, có thể áp dụng cho định nghĩa struct hoặc enum. Thuộc tính derive tạo ra mã sẽ triển khai một trait với triển khai mặc định của nó trên kiểu mà bạn đã chú thích với cú pháp derive (dẫn xuất).

Trong phụ lục này, chúng tôi cung cấp một tài liệu tham khảo về tất cả các trait trong thư viện chuẩn mà bạn có thể sử dụng với derive. Mỗi phần bao gồm:

  • Những toán tử và phương thức nào mà trait này sẽ kích hoạt
  • Triển khai của trait được cung cấp bởi derive làm gì
  • Việc triển khai trait báo hiệu điều gì về kiểu đó
  • Những điều kiện mà bạn được phép hoặc không được phép triển khai trait
  • Các ví dụ về các hoạt động yêu cầu trait này

Nếu bạn muốn có hành vi khác với hành vi được cung cấp bởi thuộc tính derive, hãy tham khảo tài liệu thư viện chuẩn cho mỗi trait để biết chi tiết về cách triển khai chúng thủ công.

Các trait được liệt kê ở đây là những trait được định nghĩa bởi thư viện chuẩn mà có thể được triển khai cho các kiểu của bạn bằng cách sử dụng derive. Các trait khác được định nghĩa trong thư viện chuẩn không có hành vi mặc định hợp lý, vì vậy việc triển khai chúng theo cách phù hợp với mục đích của bạn là tùy thuộc vào bạn.

Một ví dụ về trait không thể được derive là Display, xử lý việc định dạng cho người dùng cuối. Bạn nên luôn cân nhắc cách thích hợp để hiển thị một kiểu cho người dùng cuối. Những phần nào của kiểu mà người dùng cuối nên được phép xem? Những phần nào họ sẽ thấy liên quan? Định dạng dữ liệu nào sẽ liên quan nhất đối với họ? Trình biên dịch Rust không có cái nhìn sâu sắc này, vì vậy nó không thể cung cấp hành vi mặc định phù hợp cho bạn.

Danh sách các trait có thể derive được cung cấp trong phụ lục này không toàn diện: các thư viện có thể triển khai derive cho các trait của riêng họ, làm cho danh sách các trait mà bạn có thể sử dụng derive thực sự mở rộng. Việc triển khai derive liên quan đến việc sử dụng một macro thủ tục, được đề cập trong phần "Macro" của Chương 20.

Debug cho đầu ra dành cho lập trình viên

Trait Debug cho phép định dạng gỡ lỗi trong chuỗi định dạng, bạn chỉ định bằng cách thêm :? trong các placeholder {}.

Trait Debug cho phép bạn in các thể hiện của một kiểu cho mục đích gỡ lỗi, để bạn và các lập trình viên khác sử dụng kiểu của bạn có thể kiểm tra một thể hiện tại một điểm cụ thể trong quá trình thực thi của chương trình.

Trait Debug được yêu cầu, ví dụ, khi sử dụng macro assert_eq!. Macro này in ra giá trị của các thể hiện được đưa ra làm đối số nếu phép khẳng định bằng thất bại để các lập trình viên có thể thấy tại sao hai thể hiện không bằng nhau.

PartialEq và Eq cho so sánh bằng

Trait PartialEq cho phép bạn so sánh các thể hiện của một kiểu để kiểm tra sự bằng nhau và cho phép sử dụng các toán tử == và !=.

Việc derive PartialEq triển khai phương thức eq. Khi PartialEq được derive trên các struct, hai thể hiện chỉ bình đẳng khi tất cả các trường bằng nhau, và các thể hiện không bằng nhau nếu bất kỳ trường nào không bằng nhau. Khi được derive trên enum, mỗi biến thể bằng nhau với chính nó và không bằng nhau với các biến thể khác.

Trait PartialEq là cần thiết, ví dụ, khi sử dụng macro assert_eq!, cần có khả năng so sánh hai thể hiện của một kiểu về sự bằng nhau.

Trait Eq không có phương thức nào. Mục đích của nó là báo hiệu rằng với mọi giá trị của kiểu được chú thích, giá trị đó bằng chính nó. Trait Eq chỉ có thể được áp dụng cho các kiểu cũng triển khai PartialEq, mặc dù không phải tất cả các kiểu triển khai PartialEq đều có thể triển khai Eq. Một ví dụ về điều này là các kiểu số thực dấu phẩy động: việc triển khai số thực dấu phẩy động nêu rõ rằng hai thể hiện của giá trị không phải một số (NaN) không bằng nhau.

Một ví dụ về khi Eq được yêu cầu là đối với các khóa trong HashMap<K, V> để HashMap<K, V> có thể biết liệu hai khóa có giống nhau hay không.

PartialOrd và Ord cho so sánh thứ tự

Trait PartialOrd cho phép bạn so sánh các thể hiện của một kiểu để sắp xếp. Một kiểu triển khai PartialOrd có thể được sử dụng với các toán tử <, >, <= và >=. Bạn chỉ có thể áp dụng trait PartialOrd cho các kiểu cũng triển khai PartialEq.

Việc derive PartialOrd triển khai phương thức partial_cmp, trả về một Option<Ordering> sẽ là None khi các giá trị được đưa ra không tạo ra một thứ tự. Một ví dụ về giá trị không tạo ra thứ tự, mặc dù hầu hết các giá trị của kiểu đó có thể được so sánh, là giá trị số dấu phẩy động không phải một số (NaN). Gọi partial_cmp với bất kỳ số dấu phẩy động nào và giá trị dấu phẩy động NaN sẽ trả về None.

Khi được derive trên struct, PartialOrd so sánh hai thể hiện bằng cách so sánh giá trị trong mỗi trường theo thứ tự mà các trường xuất hiện trong định nghĩa struct. Khi được derive trên enum, các biến thể của enum được khai báo sớm hơn trong định nghĩa enum được coi là nhỏ hơn các biến thể được liệt kê sau đó.

Trait PartialOrd được yêu cầu, ví dụ, cho phương thức gen_range từ crate rand tạo ra một giá trị ngẫu nhiên trong phạm vi được chỉ định bởi một biểu thức phạm vi.

Trait Ord cho phép bạn biết rằng đối với bất kỳ hai giá trị nào của kiểu được chú thích, một thứ tự hợp lệ sẽ tồn tại. Trait Ord triển khai phương thức cmp, trả về một Ordering thay vì một Option<Ordering> vì một thứ tự hợp lệ sẽ luôn có thể xảy ra. Bạn chỉ có thể áp dụng trait Ord cho các kiểu cũng triển khai PartialOrd và Eq (và Eq yêu cầu PartialEq). Khi được derive trên struct và enum, cmp hoạt động giống như triển khai được derive cho partial_cmp với PartialOrd.

Một ví dụ về khi Ord được yêu cầu là khi lưu trữ giá trị trong BTreeSet<T>, một cấu trúc dữ liệu lưu trữ dữ liệu dựa trên thứ tự sắp xếp của các giá trị.

Clone và Copy để Sao chép Giá trị

Trait Clone cho phép bạn tạo một bản sao sâu của một giá trị một cách rõ ràng, và quá trình sao chép có thể liên quan đến việc chạy mã tùy ý và sao chép dữ liệu trên heap. Xem Biến và Dữ liệu Tương tác với Clone trong Chương 4 để biết thêm thông tin về Clone.

Việc derive Clone triển khai phương thức clone, khi được triển khai cho toàn bộ kiểu, gọi clone trên từng phần của kiểu. Điều này có nghĩa là tất cả các trường hoặc giá trị trong kiểu cũng phải triển khai Clone để derive Clone.

Một ví dụ về khi Clone được yêu cầu là khi gọi phương thức to_vec trên một slice. Slice không sở hữu các thể hiện kiểu mà nó chứa, nhưng vector trả về từ to_vec sẽ cần sở hữu các thể hiện của nó, vì vậy to_vec gọi clone trên mỗi mục. Do đó kiểu được lưu trữ trong slice phải triển khai Clone.

Trait Copy cho phép bạn sao chép một giá trị bằng cách chỉ sao chép các bit được lưu trữ trên ngăn xếp; không cần mã tùy ý nào. Xem "Dữ liệu Chỉ-Ngăn-Xếp: Copy" trong Chương 4 để biết thêm thông tin về Copy.

Trait Copy không định nghĩa bất kỳ phương thức nào để ngăn chặn các lập trình viên ghi đè các phương thức đó và vi phạm giả định rằng không có mã tùy ý nào đang được chạy. Bằng cách đó, tất cả các lập trình viên có thể giả định rằng việc sao chép một giá trị sẽ rất nhanh.

Bạn có thể derive Copy trên bất kỳ kiểu nào mà tất cả các phần của nó đều triển khai Copy. Một kiểu triển khai Copy cũng phải triển khai Clone, bởi vì một kiểu triển khai Copy có một triển khai tầm thường của Clone thực hiện cùng một nhiệm vụ như Copy.

Trait Copy hiếm khi được yêu cầu; các kiểu triển khai Copy có các tối ưu hóa khả dụng, có nghĩa là bạn không phải gọi clone, điều này làm cho mã ngắn gọn hơn.

Mọi thứ có thể làm được với Copy bạn cũng có thể thực hiện với Clone, nhưng mã có thể chậm hơn hoặc phải sử dụng clone ở nhiều nơi.

Hash để Ánh xạ một Giá trị thành một Giá trị có Kích thước Cố định

Trait Hash cho phép bạn lấy một thể hiện của một kiểu có kích thước tùy ý và ánh xạ thể hiện đó thành một giá trị có kích thước cố định bằng cách sử dụng một hàm băm. Việc derive Hash triển khai phương thức hash. Triển khai được derive của phương thức hash kết hợp kết quả của việc gọi hash trên từng phần của kiểu, có nghĩa là tất cả các trường hoặc giá trị cũng phải triển khai Hash để derive Hash.

Một ví dụ về khi Hash được yêu cầu là trong việc lưu trữ khóa trong HashMap<K, V> để lưu trữ dữ liệu một cách hiệu quả.

Default cho Giá trị Mặc định

Trait Default cho phép bạn tạo một giá trị mặc định cho một kiểu. Việc derive Default triển khai hàm default. Triển khai được derive của hàm default gọi hàm default trên từng phần của kiểu, có nghĩa là tất cả các trường hoặc giá trị trong kiểu cũng phải triển khai Default để derive Default.

Hàm Default::default thường được sử dụng kết hợp với cú pháp cập nhật struct được thảo luận trong "Tạo Thể hiện từ Các Thể hiện Khác với Cú pháp Cập nhật Struct" trong Chương 5. Bạn có thể tùy chỉnh một vài trường của một struct và sau đó thiết lập và sử dụng giá trị mặc định cho phần còn lại của các trường bằng cách sử dụng ..Default::default().

Trait Default được yêu cầu khi bạn sử dụng phương thức unwrap_or_default trên các thể hiện Option<T>, ví dụ. Nếu Option<T> là None, phương thức unwrap_or_default sẽ trả về kết quả của Default::default cho kiểu T được lưu trữ trong Option<T>.