今天,我们继续「Rust学习笔记」的探索。我们来谈谈关于「Rust学习笔记之泛型、trait 与生命周期」的相关知识点。
一门编程语言的类型系统会影响到开发者的形式和效率及程序员的安全性。 因为对于计算机而言,它并不知道有什么类型,最终执行的都是一条条指令,或与内存打交道,内存中的数据是字节流。
Rust是一门以安全性和性能著称的系统级编程语言。在Rust中,类型大小的确定在编译期是非常重要的。然而,有些类型的大小在编译期是无法确定的,这就涉及到了Rust中的动态大小类型(DST)。为了保证在编译期可以确定类型的大小,Rust引入了Sized trait。本篇博客将深入探讨Rust中的Sized trait,包括Sized trait的定义、作用、使用方法,以及Sized trait与动态大小类型的关系,以便读者全面了解Rust中的类型大小问题,编写更安全、高效的代码。
在 Fundamentals of Generic Programming[1] 里,Alexander Stepanov(泛型概念的创立者)用一段优雅的文字描绘了计算机技术不断泛化(generalized)的历史:
熟悉 c++ 的肯定知道 shared_ptr, unique_ptr, 而 Rust 也有智能指针 Box, Rc, Arc, RefCell 等等,本文分享 Box 底层实现
在 Rust 设计目标中,零成本抽象是非常重要的一条,它让 Rust 具备高级语言表达能力的同时,又不会带来性能损耗。零成本的基石是泛型与 trait,它们可以在编译期把高级语法编译成与高效的底层代码,从而实现运行时的高效。这篇文章就来介绍 trait,包括使用方式与三个常见问题的分析,在问题探究的过程中来阐述其实现原理。
今天我们继续学习下子类型多态。一般来说子类型多态,都是出现在面向对象语言里的。说的是对象Child是对象Parent的子类,那么Child实例可以出现在任何期望Parent的实例的上下文中
ChatGPT[1] 就不用多做介绍了,大家应该都知道。众所周知,Rust 中学习过程中最知名的学习障碍是生命周期(Lifetime)。于是,我今天尝试让 ChatGPT 来解释 Rust 的生命周期问题,看看 ChatGPT 对于降低 Rust 学习曲线是否有确切的帮助。
泛型(Generics)是一种程序设计风格,它允许程序员在强类型语言(例如rust,c#,c++)中编写代码时使用通用类型。以rust为例,如果你想实现一个通用的add函数,让其在u8, i32, u64等类型中通用。如果没有泛型,虽然它们的逻辑是一致的,但是你需要为不同类型编写不同的函数,而泛型帮助我们只需要编写一个函数,实现通用逻辑即可。例如:
在Rust编译器源代码中,rust/compiler/rustc_hir_analysis/src/astconv/generics.rs文件的作用是处理泛型参数的转换和分析。
在前面的文章中,我们其实已经提及了一些泛型类型。例如Option、Vec和Result。泛型可以在函数、数据结构、Enum和方法中进行定义。在Rust中,我们习惯使用T作为通用的类型名称,当然也可以是其他名称,只不过习惯上优先使用T(Type)来表示。它可以帮我们消除一些重复代码,例如实现逻辑相同但参数类型不同的两个函数,我们就可以通过泛型技术将其进行合并。下面我们分别演示泛型的几种定义。
在Rust源代码中,rust/compiler/rustc_middle/src/macros.rs文件的作用是定义了一些用于宏展开的辅助宏和宏规则。
笔者的主力语言是Java,近三年Kotlin、Groovy、Go、TypeScript写得比较多。早年间还写过一些Python和JavaScript。总得来说落地在生产中的语言都是应用级语言,对于系统编程级语言接触不多。但这不妨碍我写下这么一篇笔记,说不定也有一些常年在应用层的同学想领略一下Rust的风采呢。
在Rust的编译器源代码中,rust/compiler/rustc_const_eval/src/transform/promote_consts.rs文件的作用是执行常量传播和优化的转换过程。
原文见:https://deterministic.space/elegant-apis-in-rust.html
文件rust/compiler/rustc_codegen_llvm/src/llvm/mod.rs是Rust编译器的LLVM代码生成模块的一个文件。该文件定义了一些用于与LLVM交互的结构体、枚举和常量。
在Rust源代码中,rust/library/core/src/future/ready.rs文件的作用是定义了一个名为Ready的Future类型。Ready是一个简单的Future实现,它立即返回一个给定的值。
复合类型(Compound types)可以将多个值组合成一个类型。Rust 有两个原生的复合类型:元组(tuple)和数组(array)。
在 Rust 中,Trait 是一种用于实现共享行为和抽象的重要特性。Trait 对象是 Rust 中的另一个强大概念,允许我们在运行时处理不同类型的对象,实现灵活的抽象和动态分发。本篇博客将深入探讨 Rust 中的 Trait 对象,介绍其定义、使用方法以及与泛型的区别。我们将通过代码示例和详细解释带你一步步了解 Trait 对象的魅力。
在我的交流群里有许多人在讨论 rust。所以陆续有人开始尝试学习 rust,不过大家的一致共识就是:rust 上手很困难。当然,这样的共识在网上也普遍存在。
rust/compiler/rustc_resolve/src/rustdoc.rs是Rust编译器中解析文档注释的模块。该模块处理Rust源代码中的文档注释,提取出有用的信息,例如函数、结构体、枚举的名称、说明、参数、返回值等。它的主要作用是解析和整理文档注释的内容,以便生成文档(例如Rust的官方文档)。
本文是对 Jon Gjengset 写的新书 《Rust for Rustaceans》样章第二章的中文试译初稿。出于对 Jon 的尊敬,以及想了解 Jon 眼中的 Rust ,我打算翻译一下这本书。发出来让大家看看翻译效果,欢迎指正。
2021 年 3 月 25 日,Rust 版本团队官宣发布新版本:1.51.0。
Box 允许将一个值放在堆上而不是栈上,留在栈上的则是指向堆数据的指针。Box 是一个指向堆的智能指针,当一个 Box 超出作用域时,它的析构函数被调用,内部对象被销毁,堆上的内存被释放。
学习Rust语言是公司同事最先开始提议的,准备用接下来的项目试试水,Rust是一个强类型编译型语言,比较偏向底层,所以开启了Rust的探索之旅。
在Rust编译器源代码中,rust/compiler/rustc_errors/src/diagnostic_builder.rs文件的作用是定义错误和警告的构建器,用于生成编译器诊断信息。这个文件是Rust编译器错误报告系统的一部分,负责处理和构建诊断信息,并向用户提供详细的错误和警告信息。
在Rust的编译器源代码中,rust/compiler/rustc_codegen_cranelift/src/value_and_place.rs文件扮演着重要的角色。它包含了与值和位置(Place)相关的实现和结构体定义,这对于编译器的代码生成过程至关重要。
今天,我们正式进入 Rust 基础的学习。在本文的内容中,我会为大家介绍以下内容:
在Rust的源代码中,rust/compiler/rustc_parse/src/parser/expr.rs这个文件扮演了解析表达式的角色。表达式是Rust中的一种语法结构,用于表示程序中的计算、操作和值。
当你是从golang刚转过来,你一定经常忘记写分号, 对于 Rust 语言而言,区分语句和表达式的方式是非常重要,而且很多时候有了表达式会很方便, 比如不用再写return,或者在匹配的时候使用。
在Rust源代码中,文件rust/compiler/rustc_middle/src/ty/print/mod.rs的作用是定义了打印类型和其他相关信息的功能。
我曾经有过的所有这些对生命周期的误解,现在有很多初学者也深陷于此。我用到的术语可能不是标准的,所以下面列了一个表格来解释它们的用意。
在Rust编译器的源代码中,rust/compiler/rustc_expand/src/errors.rs文件的作用是定义了各种错误类型和帮助信息,这些错误和帮助信息用于扩展宏时的错误处理和用户提示。
生命周期是rust中用来规定引用的有效作用域。在大多数时候,无需手动声明,因为编译器能够自动推导。当编译器无法自动推导出生命周期的时候,就需要我们手动标明生命周期。生命周期主要是为了避免悬垂引用。
在程序设计的时候,我们通常希望使用同样的数据结构或算法,就可以处理许多不同类型的元素,比如通用的List或只需要实现compare函数的排序算法。对于这个问题,不同的编程语言已经提出了各种各样的解决方案:从只是提供对特定目标有用的通用函数(如C,Go),到功能强大的图灵完备的通用系统(如Rust,C++)。在本文中,我将带你领略不同语言中的泛型系统以及它们是如何实现的。我将从C这样的不具备泛型系统的语言如何解决这个问题开始,然后分别展示其他语言如何在不同的方向上逐渐添加扩展,从而发展出各具特色的泛型系统。 泛型是元编程领域内通用问题的简单案例:编写可以生成其他程序的程序。我将描述三种不同的完全通用的元编程方法,看看它们是如何在泛型系统空的不同方向进行扩展:像Python这样的动态语言,像Template Haskell这样的过程宏系统,以及像Zig和Terra这样的阶段性编译。
在Rust的源代码中,rust/compiler/rustc_middle/src/middle/exported_symbols.rs文件的作用是实现编译器中处理导出符号的功能。
可是,Rust引用并没有堆变量的生杀大权“Ownership”,对于堆变量,只能借来用用,充其量借来改改(再还回去),那么Rust是如何保障引用的权益呢?
首先,on_disk_cache.rs文件位于Rust编译器的compiler/rustc_middle/src/query目录下,其作用是实现Rust编译器的磁盘缓存功能。
文件rust/compiler/rustc_infer/src/infer/sub.rs是Rust编译器的类型推断模块的一部分,它包含了类型推断的具体实现。
在Rust语言中,所有的变量默认均是不可变变量,不可变变量就是当变量完成值当初始化后不能再次重新赋值的变量。
在Rust源代码中,rust/library/proc_macro/src/bridge/rpc.rs文件的作用是实现了Rust编程语言的编译过程中的远程过程调用(RPC)机制。 这个文件定义了与编译器的交互过程中使用的各种数据结构和接口。
rust 的封装是基于结构体,而不是对象,结构体就是 rust 的对象,这个和go一样。 默认情况下,结构体只有字段。 注意,结构体自身被标记为 pub,这样其他代码就可以使用这个结构体,但是在结构体内部的字段仍然是私有的!!!! 可以通过实现结构体,来为结构体添加方法,也是和go一样的特性!!
文件mod.rs位于Rust编译器源代码中的rustc_data_structures/src/graph/dominators目录下。这个文件的作用是实现支配树(dominator tree)的计算算法。
在Rust的源代码中,idx.rs文件位于rust/compiler/rustc_index/src/目录下,它定义了用于索引访问的Idx trait。以下是该文件的详细介绍:
所有权机制让 Rust 可以方便地实现内存的自动回收,但是 Rust 究竟是如何来划分和管理内存的呢?本文来介绍一下。
文件flat_map_in_place.rs定义了名为FlatMapInPlace的trait和它的相关实现。
在Rust源代码中,rust/compiler/rustc_lint/src/invalid_from_utf8.rs这个文件的作用是定义了一个lint(即一种静态代码分析工具)来检查使用std::string::from_utf8函数时潜在的错误。
类型状态·设计模式Type State Pattern也被称作“泛型·即是·类的类型(约束)Generic as Type Class (Constraint)”。它是基于Rust独有语言特性
美国佐治亚理工学院的系统软件安全实验室[1]开源了`Rudra`[2] ,用于分析和报告 Unsafe Rust 代码中潜在的内存安全和漏洞,为此他们也将在 2021 年第 28 届 ACM 操作系统原则研讨会论文集上发表相关论文,该论文目前在 Rudra 源码仓库中提供下载[3]。
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