如何在Rust中声明接口？

Question

我有多种使用相似方法的类型。我想通过编写一个接口来抽象它们，就像在Java中一样：

public interface Shape {
    public float area();
}

class Circle implements Shape {
    public float area() {
        return radius * radius * Math.PI;
    }

    public float radius;
}

但是，Rust中没有interface关键字。 Rust不提供抽象多种类型的可能性吗？

Answer 1

TL; DR：Rust中最接近界面的是特征。但是，<< not >>是否希望它在所有方面都与接口相似。我的回答并非旨在详尽无遗，而是与来自其他语言的内容进行了比较。

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如果您想要类似于接口的抽象，则需要使用Rust的trait：

trait Shape {
    fn area(&self) -> f32;
}

struct Circle {
    radius: f32,
}

impl Shape for Circle {
    fn area(&self) -> f32 {
        self.radius.powi(2) * std::f32::consts::PI
    }
}

struct Square {
    side: f32,
}

impl Shape for Square {
    fn area(&self) -> f32 {
        self.side.powi(2)
    }
}

fn main() {
    display_area(&Circle { radius: 1. });
    display_area(&Square { side: 1. });
}

fn display_area(shape: &dyn Shape) {
    println!("area is {}", shape.area())
}

但是，
将Rust特征视为等同于OOP接口是错误的。

我将列举Rust的trait的一些特殊性。调度

在Rust中，可以使用in two ways进行分派（使用正确的数据和方法进行分派）。

静态发送当静态分配特征时，运行时没有开销。这等效于C ++模板；但是在C ++使用SFINAE的情况下，Rust编译器使用我们提供给他的“提示”检查有效性：

fn display_area(shape: &impl Shape) {
    println!("area is {}", shape.area())
}

[使用impl Shape，我们对编译器说我们的函数有一个实现Shape的泛型类型参数，因此我们可以在Shape::area上使用方法shape。

在这种情况下，就像在C ++模板中一样，编译器将为传入的每个不同类型生成一个不同的函数。
动态调度

在我们的第一个示例中：

fn display_area(shape: &dyn Shape) {
    println!("area is {}", shape.area())
}

调度是动态的。这等效于在C＃/ Java中使用接口或在C ++中使用抽象类。

在这种情况下，编译器并不关心shape的类型。正确的做法将在运行时确定，通常花费很少。
数据与实现之间的分离

如您所见，数据与实现分开；例如C＃扩展方法。此外，特质的一种实用工具是在值上扩展可用的方法：

trait Hello {
    fn say_hello(&self);
}

impl Hello for &'static str {
    fn say_hello(&self) {
        println!("Hello, {}!", *self)
    }
}

fn main() {
    "world".say_hello();
}

的一个很大的优点是，您可以为数据实现特征，而无需修改数据。相反，在经典的面向对象的语言中，必须修改类以实现另一个接口。换句话说，您可以实现自己的外部数据特征。

This separation is true also at the lowest level。如果是动态调度，则为该方法提供两个指针：一个用于数据，另一个用于方法（vtable）。
默认实现

trait比经典接口有更多的东西：它可以提供方法的默认实现（就像Java 8中的“ ​​defender”方法一样）。示例：

trait Hello {
    fn say_hello(&self) {
        println!("Hello there!")
    }
}

impl Hello for i32 {}

fn main() {
    123.say_hello(); // call default implementation
}

要使用经典的OOP单词，这就像没有变量成员的抽象类。

无继承
Rust trait的系统不是继承系统。例如，您不能尝试向下转换，也不能尝试将一个特性的引用投射到另一个特性。要获取有关此的更多信息，请参见this question about upcasting。
此外，您可以使用dynamic type模拟所需的某些行为。

尽管您可以使用各种技巧在Rust中模拟继承机制，但是使用惯用设计而不是将语言扭曲为一种外来的思考方式（这将毫无用处地增加代码的复杂性）是一个更好的主意。

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您应该阅读Rust书籍中的the chapter about traits，以了解有关此主题的更多信息。