Повторное использование структур данных с обобщениями

Введение

Конкретные типы удобны, когда данные всегда имеют одну фиксированную форму. Однако повторение почти одинаковых типов для чисел и текста усложняет сопровождение программы. Вы уже использовали стандартные обобщённые типы, такие как Option<u32>, Vec<String>, HashMap<String, u32> и Result<T, E>. В этой лабораторной работе вы самостоятельно определите обобщённый тип. Обобщения Rust позволяют одной декларации работать с несколькими конкретными типами, при этом компилятор по-прежнему проверяет каждое использование.

В этой лабораторной работе вы сделаете подготовленную структуру Pair обобщённой, а затем обобщите небольшую вспомогательную функцию, работающую с заимствованными данными. Более длинная программа и примеры данных уже подготовлены, поэтому вы сосредоточитесь только на нескольких позициях типов, которые обеспечивают повторное использование.

Сделайте структуру Pair обобщённой

На этом шаге вы замените фиксированный тип i32 в структуре одним параметром типа, чтобы одно и то же определение могло хранить оценки или названия маршрутов.

Перейдите в подготовленный пакет Cargo:

cd /home/labex/project/pair-demo

Просмотрите короткий исходный файл. Команда sed -n выводит указанный диапазон строк, не изменяя файл:

sed -n '1,120p' src/main.rs

Значение scores содержит целые числа, а routes — принадлежащие программе значения типа String. Текущее определение Pair задаёт для обоих полей тип i32, поэтому структура не может представлять оба значения. Подготовленный атрибут #[derive(Debug)] добавил бы к типу форматирование для отладки, но видимая программа это форматирование не использует; оно не относится к задаче об обобщениях.

Обобщённый тип вводит заполнитель, например T, внутри угловых скобок. Каждый созданный объект Pair всё равно имеет один конкретный тип: компилятор выводит Pair<i32> для scores и Pair<String> для routes.

Откройте исходный файл в Nano:

nano src/main.rs

Внесите в верхней части файла следующие три небольших изменения:

• Замените struct Pair { на struct Pair<T> {.
• Замените тип left с i32 на T.
• Замените тип right с i32 на T.

Итоговое определение структуры должно выглядеть так:

struct Pair<T> {
    left: T,
    right: T,
}

Здесь оба поля используют один и тот же T, поэтому одна пара не сможет случайно содержать поля несовместимых типов. Сохраните файл с помощью Ctrl+O, нажмите Enter, затем выйдите с помощью Ctrl+X.

Попросите Cargo проверить типы в пакете:

cargo check

Строка, заканчивающаяся на Finished, означает, что компилятор принял и Pair<i32>, и Pair<String>. Теперь запустите программу:

cargo run --quiet

scores: 82 and 91
routes: north and east
first score: 82

Первые две строки подтверждают, что одно определение структуры теперь хранит два разных конкретных типа. Существующая вспомогательная функция first по-прежнему принимает только Pair<i32>. На следующем шаге вы обобщите её.

Обобщите вспомогательную функцию с заимствованием

На этом шаге вы добавите функции first собственный параметр типа, чтобы она могла заимствовать любой Pair<T> и возвращать ссылку на его первое значение.

Просмотрите текущую вспомогательную функцию в верхней части файла:

sed -n '1,30p' src/main.rs

Её входной тип Pair<i32> и выходной тип &i32 делают функцию пригодной только для оценок. Обобщённая функция объявляет <T> после своего имени, а затем использует тот же T во всех связанных входных и выходных типах.

Откройте файл:

nano src/main.rs

Измените только объявление функции:

fn first(pair: &Pair<i32>) -> &i32 {

заменив его на:

fn first<T>(pair: &Pair<T>) -> &T {

Функция заимствует пару и возвращает заимствованное поле, поэтому она не перемещает и не копирует сохранённое значение. Rust может вывести T из каждого аргумента, поэтому вызывающему коду не нужно явно указывать тип.

Затем замените // FIRST_ROUTE_REPORT одним вызовом, который подтверждает, что вспомогательная функция также работает с текстом:

    println!("first route: {}", first(&routes));

Сохраните файл и выйдите из Nano. Затем проверьте типы и запустите готовую программу:

cargo check

cargo run --quiet

scores: 82 and 91
routes: north and east
first score: 82
first route: north

Две строки first получены с помощью одной и той же обобщённой функции. Для вызова с оценкой Rust выводит T = i32, а для вызова с маршрутом — T = String, после чего проверяет каждый вызов с соответствующим конкретным типом. Повторное использование не отменяет статическую проверку типов.

Итоги

Вы заменили одну конкретную пару на Pair<T>, использовали её и с целыми числами, и со строками, а также обобщили вспомогательную функцию с заимствованием, не добавляя трейты и не дублируя реализации.