rust - Rust 的确切自动解引用规则是什么？

Question

我正在学习/试验 Rust，在我发现这种语言的所有优雅中，有一个特性让我感到困惑，似乎完全不合适。

在进行方法调用时，Rust 会自动取消引用指针。我做了一些测试来确定确切的行为:

struct X { val: i32 }
impl std::ops::Deref for X {
    type Target = i32;
    fn deref(&self) -> &i32 { &self.val }
}

trait M { fn m(self); }
impl M for i32   { fn m(self) { println!("i32::m()");  } }
impl M for X     { fn m(self) { println!("X::m()");    } }
impl M for &X    { fn m(self) { println!("&X::m()");   } }
impl M for &&X   { fn m(self) { println!("&&X::m()");  } }
impl M for &&&X  { fn m(self) { println!("&&&X::m()"); } }

trait RefM { fn refm(&self); }
impl RefM for i32  { fn refm(&self) { println!("i32::refm()");  } }
impl RefM for X    { fn refm(&self) { println!("X::refm()");    } }
impl RefM for &X   { fn refm(&self) { println!("&X::refm()");   } }
impl RefM for &&X  { fn refm(&self) { println!("&&X::refm()");  } }
impl RefM for &&&X { fn refm(&self) { println!("&&&X::refm()"); } }


struct Y { val: i32 }
impl std::ops::Deref for Y {
    type Target = i32;
    fn deref(&self) -> &i32 { &self.val }
}

struct Z { val: Y }
impl std::ops::Deref for Z {
    type Target = Y;
    fn deref(&self) -> &Y { &self.val }
}


#[derive(Clone, Copy)]
struct A;

impl M for    A { fn m(self) { println!("A::m()");    } }
impl M for &&&A { fn m(self) { println!("&&&A::m()"); } }

impl RefM for    A { fn refm(&self) { println!("A::refm()");    } }
impl RefM for &&&A { fn refm(&self) { println!("&&&A::refm()"); } }


fn main() {
    // I'll use @ to denote left side of the dot operator
    (*X{val:42}).m();        // i32::m()    , Self == @
    X{val:42}.m();           // X::m()      , Self == @
    (&X{val:42}).m();        // &X::m()     , Self == @
    (&&X{val:42}).m();       // &&X::m()    , Self == @
    (&&&X{val:42}).m();      // &&&X:m()    , Self == @
    (&&&&X{val:42}).m();     // &&&X::m()   , Self == *@
    (&&&&&X{val:42}).m();    // &&&X::m()   , Self == **@
    println!("-------------------------");

    (*X{val:42}).refm();     // i32::refm() , Self == @
    X{val:42}.refm();        // X::refm()   , Self == @
    (&X{val:42}).refm();     // X::refm()   , Self == *@
    (&&X{val:42}).refm();    // &X::refm()  , Self == *@
    (&&&X{val:42}).refm();   // &&X::refm() , Self == *@
    (&&&&X{val:42}).refm();  // &&&X::refm(), Self == *@
    (&&&&&X{val:42}).refm(); // &&&X::refm(), Self == **@
    println!("-------------------------");

    Y{val:42}.refm();        // i32::refm() , Self == *@
    Z{val:Y{val:42}}.refm(); // i32::refm() , Self == **@
    println!("-------------------------");

    A.m();                   // A::m()      , Self == @
    // without the Copy trait, (&A).m() would be a compilation error:
    // cannot move out of borrowed content
    (&A).m();                // A::m()      , Self == *@
    (&&A).m();               // &&&A::m()   , Self == &@
    (&&&A).m();              // &&&A::m()   , Self == @
    A.refm();                // A::refm()   , Self == @
    (&A).refm();             // A::refm()   , Self == *@
    (&&A).refm();            // A::refm()   , Self == **@
    (&&&A).refm();           // &&&A::refm(), Self == @
}

( Playground )

所以，似乎或多或少:

编译器将根据调用方法的需要插入尽可能多的解引用运算符。

编译器，当解析使用 &self 声明的方法时(电话咨询):

首先尝试调用 self 的单个取消引用

然后尝试调用 self 的确切类型

然后，尝试为匹配插入尽可能多的解引用运算符

使用 self 声明的方法(按值调用)类型 T表现得好像它们是使用 &self 声明的一样(call-by-reference) 类型 &T并调用对点运算符左侧的任何内容的引用。

上面的规则首先尝试使用原始的内置解引用，如果没有匹配，则重载 Deref特性被使用。

确切的自动解引用规则是什么？任何人都可以为这样的设计决定提供任何正式的理由吗？

Answer 1

您的伪代码非常正确。在这个例子中，假设我们有一个方法调用 foo.bar()哪里foo: T .我将使用 fully qualified syntax (FQS) 明确说明调用方法的类型，例如A::bar(foo)或 A::bar(&***foo) .我只是要写一堆随机的大写字母，每个字母都只是一些任意的类型/特征，除了T始终是原始变量的类型 foo该方法被调用。
该算法的核心是:

每个"dereference step" U (即先设置 U = T 然后设置 U = *T ，...)

如果有方法 bar其中接收器类型(方法中 self 的类型)匹配 U确切地说，使用它(a "by value method")

否则，添加一个自动引用(取接收器的 & 或 &mut)，并且，如果某个方法的接收器匹配 &U , 使用它 ( an "autorefd method" )

值得注意的是，一切都考虑了方法的“接收器类型”，而不是 Self特征的类型，即 impl ... for Foo { fn method(&self) {} }想想 &Foo匹配方法时，和 fn method2(&mut self)会考虑 &mut Foo匹配时。
如果在内部步骤中有多个有效的 trait 方法(也就是说，在 1. 或 2. 中的每一个中只能有零个或一个有效的 trait 方法，但可以有一个对每个有效的 trait 方法:一个from 1 将首先被采用)，并且固有方法优先于特征方法。如果我们在没有找到任何匹配的情况下到达循环的末尾，这也是一个错误。有递归 Deref也是错误的实现，这使循环无限(它们将达到“递归限制”)。
在大多数情况下，这些规则似乎是我的意思，尽管能够编写明确的 FQS 表单在某些边缘情况下非常有用，并且对于宏生成的代码的合理错误消息非常有用。
只添加了一个自动引用，因为

如果没有限制，事情就会变坏/变慢，因为每种类型都可以有任意数量的引用

取一引用&foo与 foo 保持密切联系(它是 foo 本身的地址)，但是拿多了就会失去它:&&foo是堆栈上存储 &foo 的某个临时变量的地址.

例子
假设我们有一个电话 foo.refm() , 如果 foo有类型:

X ，然后我们从 U = X 开始, refm有接收器类型 &... ，所以第 1 步不匹配，采用自动引用给我们 &X ，这确实匹配(与 Self = X )，所以调用是 RefM::refm(&foo)

&X , 以 U = &X 开头, 匹配 &self在第一步(使用 Self = X )，所以调用是 RefM::refm(foo)

&&&&&X ，这与任一步骤都不匹配(特征未为 &&&&X 或 &&&&&X 实现)，因此我们取消引用一次以获取 U = &&&&X , 匹配 1 (与 Self = &&&X )并且调用是 RefM::refm(*foo)

Z , 与任一步骤都不匹配，因此取消引用一次，以获得 Y ，它也不匹配，因此再次取消引用，以获得 X ，它不匹配 1，但在自动引用后匹配，所以调用是 RefM::refm(&**foo) .

&&A , 1. 不匹配， 2. 也不匹配，因为该 trait 没有为 &A 实现(对于 1)或 &&A (对于 2)，所以它被取消引用到 &A , 匹配 1., 与 Self = A

假设我们有 foo.m() ，以及 A不是 Copy , 如果 foo有类型:

A ，然后 U = A匹配 self直接所以电话是M::m(foo)与 Self = A

&A ，那么 1. 不匹配，2. 也不匹配(&A 和 &&A 都没有实现特征)，所以它被取消引用到 A , 确实匹配，但 M::m(*foo)需要服用 A按值(value)，因此移出 foo ，因此错误。

&&A , 1. 不匹配，但自动引用给出 &&&A ，它确实匹配，所以调用是 M::m(&foo)与 Self = &&&A .

(此答案基于 the code 和 is reasonably close to the (slightly outdated) README 。编译器/语言这部分的主要作者 Niko Matsakis 也浏览了此答案。)