有没有办法根据特征实现创建结构？

Question

我正在尝试使用具有多个实现一种方法的结构：

trait Trait { fn apply(&self) -> vec<usize>; }

struct Bar<X> { vec: Vec<usize> }

impl<X> Bar<X> {
    pub fn new(vec: Vec<usize>) -> Self { Self{vec} }
    pub fn test(&self) {
        // Things here
        println!("Method: {:?}", self.apply()); 
        // Things there
    }
}

impl Trait for Bar<ThisWay> {
    fn apply(&self) -> Vec<usize> { self.vec.iter().map(|x| x.pow(2)).collect() }
}

impl Trait for Bar<ThatWay> {
    fn apply(&self) -> Vec<usize> { self.vec.iter().map(|x| x + 2).collect() }
}

fn main() {
   Bar<ThisWay>::new(vec![1,2,3]).test();
   Bar<ThatWay>::new(vec![1,2,3]).test();
}

哪个会返回：

>>> [1,4,9];
>>> [3,4,5];

我知道我可以创建 2 个以不同方式实现这些方法的结构，但这感觉不对，因为它可能包含大量冗余代码。 我也知道我可以参考那个实现方法：

trait Trait { fn apply(vec: &Vec<usize>) -> Vec<usize>; }

impl Struct{
    // fn new
    test(&self, t: &impl Trait) {
    // Things here
    println!("{:?}", t::apply(&self.vec));
    // Things there
    }
}
struct ThisWay;
struct ThatWay;
impl Trait for ThisWay {fn apply(vec: &Vec<usize>) -> Vec<usize> {///} };
impl Trait for ThatWay {fn apply(vec: &Vec<usize>) -> Vec<usize> {///} };
fn main() {
     let this_way = ThisWay{}; 
     let that_way = ThatWay{};
     let problem = Bar::new(vec![1,2,3]);
     problem.test(&this_way);
     problem.test(&that_way);
}

当我想在给定结构中使用许多参数时，这种方法似乎不必要地复杂：

fn hill_climber(&self, nullary_op: &impl NullaryOperator, unary_op: &impl UnaryOperator, ...) {
   self.vec = nullary_op();
   self.vec = unary_op(&self.vec, self.n, self.m, self.jobs, self.stuff, ...);
}

这似乎是一种被诅咒的代码编写方式。当方法实现不使用参数时会发生什么，例如 m 和其他使用参数？

Answer 1

特征用于定义共享行为。在您的示例中，您希望以不同的方式实现相同的特征。这违背了特质的目的。你应该有两个特征，而不是你尝试的两个结构：

trait ThisWay {
    fn apply(&self) -> Vec<usize>;
}

trait ThatWay {
    fn apply(&self) -> Vec<usize>;
}

现在您可以为您的结构实现这两个特征：

struct Bar {
    vec: Vec<usize>,
}

impl ThisWay for Bar {
    fn apply(&self) -> Vec<usize> {
        self.vec.iter().map(|x| x.pow(2)).collect()
    }
}

impl ThatWay for Bar {
    fn apply(&self) -> Vec<usize> {
        self.vec.iter().map(|x| x + 2).collect()
    }
}

因为Bar 实现了ThisWay 和ThatWay，所以它现在有两个apply 方法的定义。为了消除它们之间的歧义，我们必须使用完全限定语法：

let this_bar = Bar::new(vec![1, 2, 3]);
println!("Method: {:?}", <Bar as ThisWay>::apply(&this_bar));
    
let that_bar = Bar::new(vec![1, 2, 3]);
println!("Method: {:?}", <Bar as ThatWay>::apply(&that_bar));

而且，正如预期的那样，您会得到两个不同的输出：

Method: [1, 4, 9]
Method: [3, 4, 5]

Answer 2

作为另一个答案的替代方案，您还可以使用与原始示例更相似的东西，使用泛型和零大小的结构类型作为您要使用的方法的“标记”。这是一个完整的例子：

// PhantomData allows us to "use" a generic without having an actual field
use std::marker::PhantomData;

// These structs will be used to indicate which implementation we want
struct ThisWay;
struct ThatWay;

trait Trait { fn apply(&self) -> Vec<usize>; }

struct Bar<X> {
    vec: Vec<usize>,
    // This extra field is here to stop the compiler complaining about not using X
    _marker: PhantomData<X>,
}

impl<X> Bar<X> {
    pub fn new(vec: Vec<usize>) -> Self { Self { vec, _marker: PhantomData } }

    // Note the new "where" clause here - we can only implement this function if Bar<X> implements Trait
    pub fn test(&self) where Self: Trait {
        // Things here
        println!("Method: {:?}", self.apply()); 
        // Things there
    }
}

impl Trait for Bar<ThisWay> {
    fn apply(&self) -> Vec<usize> { self.vec.iter().map(|x| x.pow(2)).collect() }
}

impl Trait for Bar<ThatWay> {
    fn apply(&self) -> Vec<usize> { self.vec.iter().map(|x| x + 2).collect() }
}

fn main() {
   Bar::<ThisWay>::new(vec![1,2,3]).test();
   Bar::<ThatWay>::new(vec![1,2,3]).test();
}

运行这个，输出正确地反映了正在使用的不同功能：

Method: [1, 4, 9]
Method: [3, 4, 5]

这种方法与另一个答案的语义不同：而另一个答案允许您构造一个能够与两个函数一起使用的Bar，这种方法将您锁定在类型级别的一个实现中，因为Bar<ThisWay>和Bar<ThatWay> 是两种不同的类型，每一种都只提供一个apply 函数。在某些情况下，这对于类型安全来说可能是可取的，但对于这种特殊情况可能不是您所需要的。

// since x is declared as `Bar<ThatWay>`, we can only ever use the `ThatWay` implementation of `apply`/`test`
let x: Bar<ThatWay> = Bar::new(vec![1, 2, 3]);
x.test(); // -> Method: [3, 4, 5]