【Rust】20. Rust 的高级特征

news2024/12/24 22:06:29

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20.1 不安全 Rust

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20.1.1 不安全的超能力

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20.1.2 解引用裸指针

裸指针（raw pointers）：类似于引用类型；和引用一样，裸指针是不可变或可变的，分别写作 *const T 和 *mut T，这里的星号不是解引用运算符，它是类型名称的一部分
在裸指针的上下文中，不可变意味着指针解引用之后不能直接赋值
直接从保证安全的引用来创建他们（比如使用 as 来强转为某类型），可以知道这些特定的裸指针是有效，但是不能对任何裸指针做出如此假设！
裸指针与引用和智能指针的区别，如下 4 点
允许忽略借用规则：可以同时拥有不可变和可变的指针（若通过可变指针修改数据，则可能潜在造成数据竞争！），或多个指向相同位置的可变指针
不保证指向有效的内存
允许为空
不能实现任何自动清理功能

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20.1.3 调用不安全函数或方法（一）：基本概念

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20.1.4 调用不安全函数或方法（二）：创建不安全代码的安全抽象

slice::from_raw_parts_mut 函数是不安全的因为它获取一个裸指针，并必须确信这个指针是有效的
裸指针上的 add 方法也是不安全的，因为其必须确信此地址偏移量也是有效的指针
注意无需将 split_at_mut 函数的结果标记为 unsafe，并可以在安全 Rust 中调用此函数。我们创建了一个不安全代码的安全抽象，其代码以一种安全的方式使用了 unsafe 代码

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20.1.5 调用不安全函数或方法（三）：使用 extern 函数调用外部代码

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20.1.6 访问或修改可变静态变量

常量：
不可变静态变量：静态变量中的值有一个固定的内存地址（使用这个值总是会访问相同的地址）；访问不可变静态变量是安全的
可变静态变量：使用 mut 关键字来指定可变性；访问和修改可变静态变量都是不安全的，必须位于 unsafe 模块内

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20.1.7 实现不安全 trait

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20.1.8 访问联合体中的字段

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20.1.9 何时使用不安全代码

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20.2 高级 trait

20.2.1 关联类型：在 trait 定义中指定占位符类型

**关联类型（associated types）**是一个将类型占位符与 trait 相关联的方式，这样 trait 的方法签名中就可以使用这些占位符类型
关联类型也会成为 trait 契约的一部分：trait 的实现必须提供一个类型来替代关联类型占位符
作用：用于类型占位，不用重复多次仅修改类型来实现同一个功能

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20.2.2 默认泛型类型参数和运算符重载

默认参数类型主要应用：1、扩展类型而不破坏现有代码；2、在大部分用户都不需要的特定情况进行自定义

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20.2.3 完全限定语法与消歧义：调用相同名称的方法

同名问题：Rust 既不能避免一个 trait 与另一个 trait 拥有相同名称的方法，也不能阻止为同一类型同时实现这两个 trait，甚至直接在类型上实现开始已经有的同名方法也是可能的
对于方法（有 self 参数）：编译器默认调用直接实现在类型上的方法
对于关联函数（没有 self 参数）：直接调用定义于实现在类型中的关联函数
完全限定语法：<Type as Trait>::function(receiver_if_method, next_arg, ...);，唯一地指定出哪个对象类型（type）所实现的哪个 trait 方法

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20.2.4 父 trait 用于在另一个 trait 中使用某 trait 的功能

父（超）trait（supertrait）：在实现 trait 时通过 子模块: 父模块 指定其依赖的上一级父 trait，即可获得父 trait 的方法。比如：OutlinePrint: fmt::Display
注意：需要同时满足子、父 trait 的实现要求！

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20.2.5 newtype 模式用以在外部类型上实现外部 trait

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20.3 高级类型

20.3.1 为了类型安全和抽象而使用 newtype 模式

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20.3.2 类型别名用来创建类型同义词

类型别名（type alias）：使用 type 关键字来给予现有类型另一个名字，主要用途是减少重复

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20.3.3 从不返回的 never type

! 空类型 / 不返回类型：在函数从不返回的时候充当返回值，可以强转为任何其他类型

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20.3.4 动态大小类型和 Sized trait

Rust 中动态大小类型的常规用法：他们有一些额外的元信息来储存动态信息的大小
动态大小类型的黄金规则：必须将动态大小类型的值置于某种指针之后
Sized trait 来决定一个类型的大小是否在编译时可知；这个 trait 自动为编译器在编译时就知道大小的类型实现；另外，Rust 隐式的为每一个泛型函数增加了 Sized bound

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20.4 高级函数与闭包

20.4.1 函数指针

函数指针（function pointer）：通过函数指针允许使用函数作为另一个函数的参数；函数满足类型 fn（小写的 f），不要与闭包 trait 的 Fn（大写）相混淆
不同于闭包，fn 是一个类型而不是一个 trait，所以直接指定 fn 作为参数而不是声明一个带有 Fn 作为 trait bound 的泛型参数
函数指针实现了所有三个闭包 trait（Fn、FnMut 和 FnOnce），所以总是可以在调用期望闭包的函数时传递函数指针作为参数