1 Swift extension#
可扩展性是一个语言非常关键的特性，以Swift 为例，它有一个相当好用的特性，名为 extension, 它可以非常便利地扩展已有的类型, 例如给已有类型增加 computed property, 实例方法, 新增构造器又或是实现新的 Protocol.
已有的类型既可以是你自己的代码，或者是第三方的代码，甚至是标准库的代码, 以标准库的 String 类型为例:
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| extension String {
var isPalindrome: Bool {
let reversed = String(self.reversed())
return self == reversed
}
func greet() -> Void {
print("Hello \(self)")
}
}
let word = "racecar"
print(word.isPalindrome) // Outputs: true
word.greet() // Outputs: Hello racecar
|
又或者让 String 实现新的 Protocol, 如:
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| extension String: YourOwnProtocol {
}
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换言之，如果你对已有的类型不满意，你可以直接扩展已有的类型，添加上你想要的属性，方法或者实现你期望的接口。
2 Rust 的扩展能力#
Rust 也部分支持Swift extension 特性，如让已有的类型实现新的Trait.
还是以 String 为例子, 我们希望给 String 实现一个 Greet 的接口:
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| // Define a trait with the desired functionality
trait Greet {
fn greet(&self) -> String;
}
// Implement the trait for an existing type
impl Greet for String {
fn greet(&self) -> String {
format!("Hello, {}!", self)
}
}
fn main() {
let name = String::from("Rust");
println!("{}", name.greet()); // Outputs: "Hello, Rust!"
}
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这样我们就给 String 添加上 greet 方法，不足之处在于，需要定义一个额外的 trait=，没有像 Swift 那样的 =extension 语法糖可以用.
2.1 实际例子#
上面的 Greet 接口可能过于简单，让我们来看下实际项目的例子, 在测试技能进阶(三): Property Based Testing 一文中，我提到了使用 Quickcheck 库在Rust实现 Property Based Testing.
假如有 Book struct, 我们只要实现 quickcheck 的 Arbitrary 接口，quickcheck 就会按照我们指定的规则来生成随机测试数据:
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| use quickcheck::{Arbitrary, Gen};
#[derive(Debug, Clone, PartialEq)]
struct Book {
isbn: String,
title: String,
author: String,
publication_year: u16,
}
impl Arbitrary for Book {
fn arbitrary(g: &mut Gen) -> Self {
Book {
// isbn必须以`ISBN` 开头，后接任意的大于等于0，小于uint32.max_value
// 的整型
isbn: format!("ISBN-{}", u32::arbitrary(g)),
title: String::arbitrary(g), // 任意的字符串
author: String::arbitrary(g), // 任意的字符串
publication_year: *g.choose(&[2014_u16, 2022_u16, 2025_u16]).unwrap(), // 2014,2022或2025年出版的书
}
}
}
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quickcheck 的 Gen 结构体有一个非常顺手的函数 gen_range ，用于生成指定的范围的数据, 但是作者在1.0之后，就不向外暴露这个接口了，不然我们就可以通过 g.gen_range(b'a'...b'z') as char) 来指定我们想要的数据.
既然这么好用的函数没有了，我们可以通过 Trait 的扩展能力，把这个 gen_range 函数带回来.
思路很简单，就是定义一个 GenRange Trait, 然后再让 Gen 实现这个 Trait.
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| use core::ops::Range;
use num_traits::sign::Unsigned;
pub use quickcheck::*;
pub trait GenRange {
fn gen_range<T: Unsigned + Arbitrary + Copy>(&mut self, _range: Range<T>) -> T;
}
impl GenRange for Gen {
fn gen_range<T: Unsigned + Arbitrary + Copy>(&mut self, range: Range<T>) -> T {
<T as Arbitrary>::arbitrary(self) % (range.end - range.start) + range.start
}
}
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通过上面的代码, 我们就可以在 Book 的 arbitrary 函数中使用 gen_range 了:
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| impl Arbitrary for Book {
fn arbitrary(g: &mut Gen) -> Self {
Book {
// isbn必须以`ISBN` 开头，后接任意的大于等于0，小于uint32.max_value
// 的整型
isbn: format!("ISBN-{}", u32::arbitrary(g)),
title: String::arbitrary(g), // 任意的字符串
author: String::arbitrary(g), // 任意的字符串
publication_year: g.gen_range(2014...2026), // 2014-2025年出版的书
}
}
}
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2.2 使用已有Trait扩展已有类型#
上面提到的例子都是通过定义一个新的 Trait, 然后让已有类型实现这个新Trait, 那么是否可以让已有类型实现已有的Trait 呢?
事实上, 由于Orphan Rule的限制, Rust 并不允许已有类型实现已有接口, 以下的代码是无法编译通过的:
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| use std::fmt;
// Implement the external trait for the wrapper
impl fmt::Display for String {
fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
write!(f, "String: {}", self)
}
}
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所谓的 Orphan Rule 限制指的是，如果允许已有类型实现已有接口, 那么 lib1 和 lib2 都实现了 impl fmt::Display for String, 编译器并不知道应该使用哪个lib的实现.
对此，Rust 官方也提供了指引，我们可以通过定义一个 Wrapper 类来实现我们的诉求：
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| use std::fmt;
// Define a newtype wrapper
struct MyString(String);
// Implement the external trait for the wrapper
impl fmt::Display for MyString {
fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
write!(f, "MyString: {}", self.0)
}
}
fn main() {
let s = MyString("Hello".to_string());
println!("{}", s); // Outputs: MyString: Hello
}
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3 参考#