collections - 我怎样才能拥有一组因关联类型不同而不同的对象？

Question

我有一个程序涉及检查复杂的数据结构以查看它是否有任何缺陷。 (这很复杂，所以我发布了示例代码。)所有检查彼此无关，并且都有自己的模块和测试。

更重要的是，每个检查都有自己的错误类型，其中包含有关每个数字检查失败的不同信息。我正在这样做，而不是仅仅返回一个错误字符串，这样我就可以测试错误(这就是 Error 依赖于 PartialEq 的原因)。

到目前为止我的代码

我有 Check 的特征和 Error :

trait Check {
    type Error;
    fn check_number(&self, number: i32) -> Option<Self::Error>;
}

trait Error: std::fmt::Debug + PartialEq {
    fn description(&self) -> String;
}

还有两个示例检查及其错误结构。在此示例中，如果数字为负数或偶数，我想显示错误:

#[derive(PartialEq, Debug)]
struct EvenError {
    number: i32,
}
struct EvenCheck;

impl Check for EvenCheck {
    type Error = EvenError;

    fn check_number(&self, number: i32) -> Option<EvenError> {
        if number < 0 {
            Some(EvenError { number: number })
        } else {
            None
        }
    }
}

impl Error for EvenError {
    fn description(&self) -> String {
        format!("{} is even", self.number)
    }
}

#[derive(PartialEq, Debug)]
struct NegativeError {
    number: i32,
}
struct NegativeCheck;

impl Check for NegativeCheck {
    type Error = NegativeError;

    fn check_number(&self, number: i32) -> Option<NegativeError> {
        if number < 0 {
            Some(NegativeError { number: number })
        } else {
            None
        }
    }
}

impl Error for NegativeError {
    fn description(&self) -> String {
        format!("{} is negative", self.number)
    }
}

我知道在这个例子中，这两个结构看起来是一样的，但在我的代码中，有很多不同的结构，所以我不能合并它们。最后，一个例子main功能，以说明我想做的事情:

fn main() {
    let numbers = vec![1, -4, 64, -25];
    let checks = vec![
        Box::new(EvenCheck) as Box<Check<Error = Error>>,
        Box::new(NegativeCheck) as Box<Check<Error = Error>>,
    ]; // What should I put for this Vec's type?

    for number in numbers {
        for check in checks {
            if let Some(error) = check.check_number(number) {
                println!("{:?} - {}", error, error.description())
            }
        }
    }
}

您可以在the Rust playground中查看代码.

我尝试过的解决方案

我最接近的解决方案是删除关联类型并让检查返回 Option<Box<Error>> .但是，我得到了这个错误:

error[E0038]: the trait `Error` cannot be made into an object
 --> src/main.rs:4:55
  |
4 |     fn check_number(&self, number: i32) -> Option<Box<Error>>;
  |                                                       ^^^^^ the trait `Error` cannot be made into an object
  |
  = note: the trait cannot use `Self` as a type parameter in the supertraits or where-clauses

因为 PartialEq在Error特征。到目前为止，Rust 对我来说很棒，我真的希望我能够改变类型系统以支持这样的东西!

Answer 1

当你写一个 impl Check并专注于你的type Error使用具体类型，您将得到不同的类型。

换句话说，Check<Error = NegativeError>和 Check<Error = EvenError>是静态不同的类型。尽管您可能期望 Check<Error>要描述两者，请注意在 Rust 中 NegativeError和 EvenError不是 Error 的子类型 .它们保证实现 Error 定义的所有方法。 trait，但随后对这些方法的调用将被静态分派(dispatch)到编译器创建的物理上不同的函数(每个函数都有一个版本 NegativeError ，一个版本 EvenError )。

因此，您不能将它们放在同一个Vec 中。 ，甚至是盒装的(如您所见)。与其说知道要分配多少空间，不如说是Vec。要求其类型是同质的(您也不能有 vec![1u8, 'a']，尽管 char 在内存中表示为 u8)。

正如您所发现的，Rust 的“删除”一些类型信息并获得子类型的动态调度部分的方法是特征对象。

如果您想再次尝试特征对象方法，您可能会发现它通过一些调整更有吸引力......

1. 如果您使用 Error，您可能会发现它更容易 std::error 中的特征而不是您自己的版本。

   您可能需要 impl Display使用动态构建的 String 创建描述，像这样:

   impl fmt::Display for EvenError {
       fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
           write!(f, "{} is even", self.number)
       }
   }
   
   impl Error for EvenError {
       fn description(&self) -> &str { "even error" }
   }
   

2. 现在您可以删除关联类型并拥有 Check返回一个特征对象:

   trait Check  {
       fn check_number(&self, number: i32) -> Option<Box<Error>>;
   }
   

   你的Vec现在有一个可表达的类型:

   let mut checks: Vec<Box<Check>> = vec![
       Box::new(EvenCheck) ,
       Box::new(NegativeCheck) ,
   ];
   

3. 使用 std::error::Error 的最佳部分...

   现在你不需要使用PartialEq了吗？了解抛出的错误。 Error如果您确实需要检索具体的 Error，则有各种类型的向下转换和类型检查输入你的特征对象。

   for number in numbers {
       for check in &mut checks {
           if let Some(error) = check.check_number(number) {
               println!("{}", error);
   
               if let Some(s_err)= error.downcast_ref::<EvenError>() {
                   println!("custom logic for EvenErr: {} - {}", s_err.number, s_err)                    
               }
           }
       }
   }
   

full example on the playground