特殊类型和 trait

Rust 编译器已知某些 标准库 中存在的类型和 trait 。 本节介绍这些类型和 trait 的特殊特性。

Box<T>

Box<T> 具有 Rust 目前不允许用户定义类型拥有的一些特殊特性。

  • Box<T> 的 解引用运算符 产生一个可以被移动的地址。 表示 * 运算符及 Box<T> 的析构函数是内置到语言中的。
  • 方法 可以以 Box<Self> 作为接收者。
  • 在与 T 相同的 crate 中可以为 Box<T> 实现 trait，而 孤儿规则 阻止了对其他泛型类型的实现。

Rc<T>

Rc<Self> 作为接收者也可以用于 方法 。

Arc<T>

Arc<Self> 作为接收者也可以用于 方法 。

Pin<P>

Pin<P> 作为接收者也可以用于 方法 。

UnsafeCell<T>

std::cell::UnsafeCell<T> 用于 内部可变性 。 它确保了编译器对此类类型进行正确的优化，还确保带有内部可变性的类型的 static 条目 不会被放置在标记为只读的内存中。

PhantomData<T>

std::marker::PhantomData<T> 是一种零大小、最小对齐的类型。 从 协变性、丢弃检查 和 [自动 trait]auto traits 的角度来看，被视为拥有一个类型为 T 的实例。

运算符 trait

std::ops 和 std::cmp 中的 trait 用于重载 运算符 、 索引表达式 和 调用表达式 。

Deref 和 DerefMut

除了重载一元操作符 * 之外，Deref 和 DerefMut 还用于 方法解析 和 解引用强制转换。

Drop

Drop trait 提供了一个 析构器 ，当该类型的值即将被销毁时运行。

Copy

Copy trait 改变了实现它的类型的语义。实现 Copy 的类型的值在赋值时会被复制而不是移动。 只有不实现 Drop trait 并且其所有字段都是 Copy 类型的类型才能实现 Copy trait 。 对于枚举，意味着所有变体的所有字段都必须是 Copy 类型。 对于联合体，意味着所有变体都必须是 Copy 类型。 编译器为以下类型实现了 Copy trait ：

Clone

Clone trait 是 Copy 的父级trait ，因此它也需要编译器生成的实现。编译器为以下类型实现了此 trait：

  • 有内置 Copy 实现的类型 (见上文)
  • Clone 类型的元组

Send

Send trait 表明此类型的值可以安全地从一个线程发送到另一个线程。

Sync

Sync trait 表明此类型的值可以安全地在多个线程之间共享。所有用于不可变 static 条目 的类型都必须实现此 trait 。

Termination

Termination trait 指示 main 函数 和 test 函数 的可接受返回类型。

自动 trait

Send、Sync、Unpin、UnwindSafe 和 RefUnwindSafe trait 是 "自动 trait" 。 自动 trait 具有特殊的属性。如果对于给定类型的自动 trait 没有显式实现或否定实现 ，则编译器会根据以下规则自动实现：

  • 如果类型 T 实现了 trait ，那么 &T &mut T *const T *mut T [T; n] 和 [T] 都会实现该 trait 。
  • 函数条目类型和函数指针会自动实现该 trait 。
  • 如果它们的所有字段都实现了该 trait ，则结构体、枚举、联合体和元组会实现该 trait 。
  • 如果它们捕获的所有值的类型都实现了该 trait ，则闭包会实现该 trait 。

捕获一个 T 的共享引用和一个 U 的值的闭包会实现两个 &T 和 U 都实现的自动 trait 。 对于泛型类型 (将上面内置类型视为泛型的 T )，如果有通用实现，则编译器不会自动实现该 trait ，而是根据需要的 trait 约束为没有达到 trait 约束的类型实现。例如，标准库为所有 T 是 Sync 的 &T 实现了 Send ；这意味着，如果 T 是 Send 但不是 Sync ，则编译器不会为 &T 实现 Send 。 自动 trait 也可以有否定实现，在标准库文档中表示为 impl !AutoTrait for T ，它们覆盖了自动实现。例如， *mut T 有一个 Send 的否定实现，因此即使 T 是 Send ， *mut T 也不是 Send 。 目前没有稳定的方法指定额外的否定实现；它们只存在于标准库中。自动 trait 可以作为 trait 对象 的附加约束添加到任何 trait 中，尽管通常只允许一个 trait 。 例如，Box<dyn Debug + Send + UnwindSafe>是一个有效的类型。

Sized

Sized trait 表示这个类型在编译时大小是已知的，即不是 动态大小类型 。 类型参数 (除了trait 中的 Self ) 默认都是 Sized 的，关联类型也是。 Sized trait 总是由编译器自动实现，而不是由 实现条目 实现的。 这些隐式的 Sized 约束可以通过使用特殊的 ?Sized 约束进行放宽。