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====== 泛型与 Trait ======

===== 泛型（Generics） =====

泛型允许编写适用于多种类型的代码，避免重复。

==== 泛型函数 ====

<code rust>
fn largest<T>(list: &[T]) -> &T {
    let mut largest = &list[0];
    for item in list {
        if item > largest { // 这里需要 PartialOrd 约束
            largest = item;
        }
    }
    largest
}

fn main() {
    let numbers = vec![34, 50, 25, 100, 65];
    println!("最大: {}", largest(&numbers));

    let chars = vec!['y', 'm', 'a', 'q'];
    println!("最大: {}", largest(&chars));
}
</code>

注意：以上代码需要加 ''PartialOrd'' 约束才能编译，我们稍后介绍。

==== 泛型结构体 ====

<code rust>
struct Point<T> {
    x: T,
    y: T,
}

fn main() {
    let integer = Point { x: 5, y: 10 };       // Point<i32>
    let float = Point { x: 1.0, y: 4.0 };      // Point<f64>
}
</code>

==== 泛型结构体多个类型参数 ====

<code rust>
struct Point<T, U> {
    x: T,
    y: U,
}

fn main() {
    let both = Point { x: 5, y: 4.0 }; // Point<i32, f64>
}
</code>

==== 泛型枚举 ====

<code rust>
enum Option<T> {
    Some(T),
    None,
}

enum Result<T, E> {
    Ok(T),
    Err(E),
}
</code>

==== 泛型方法 ====

<code rust>
struct Point<T> {
    x: T,
    y: T,
}

impl<T> Point<T> {
    fn x(&self) -> &T {
        &self.x
    }
}

// 专门为 f64 类型实现的方法
impl Point<f64> {
    fn distance_from_origin(&self) -> f64 {
        (self.x.powi(2) + self.y.powi(2)).sqrt()
    }
}

fn main() {
    let p = Point { x: 5, y: 10 };
    println!("p.x = {}", p.x());

    let f = Point { x: 3.0, y: 4.0 };
    println!("距离原点: {}", f.distance_from_origin());
}
</code>

===== Trait =====

Trait 定义共享行为，类似于其他语言的接口（interface）。

==== 定义和实现 Trait ====

<code rust>
trait Summary {
    fn summarize(&self) -> String;
}

struct Article {
    title: String,
    author: String,
    content: String,
}

impl Summary for Article {
    fn summarize(&self) -> String {
        format!("《{}》- {}", self.title, self.author)
    }
}

struct Tweet {
    username: String,
    content: String,
}

impl Summary for Tweet {
    fn summarize(&self) -> String {
        format!("@{}: {}", self.username, self.content)
    }
}

fn main() {
    let article = Article {
        title: String::from("Rust 入门"),
        author: String::from("小明"),
        content: String::from("内容..."),
    };
    println!("{}", article.summarize());

    let tweet = Tweet {
        username: String::from("rust_fan"),
        content: String::from("学习 Rust 中！"),
    };
    println!("{}", tweet.summarize());
}
</code>

==== 默认实现 ====

Trait 可以提供默认方法实现：

<code rust>
trait Summary {
    fn summarize(&self) -> String {
        String::from("（阅读更多...）")
    }
}

impl Summary for Article {} // 使用默认实现

impl Summary for Tweet {
    fn summarize(&self) -> String {
        format!("@{}: {}", self.username, self.content)
    }
}
</code>

==== Trait 作为参数 ====

<code rust>
// 方式一：impl Trait 语法
fn notify(item: impl Summary) {
    println!("通知: {}", item.summarize());
}

// 方式二：Trait Bound 语法
fn notify<T: Summary>(item: T) {
    println!("通知: {}", item.summarize());
}

// 多个参数
fn notify2(item1: impl Summary, item2: impl Summary) {}
fn notify2<T: Summary>(item1: T, item2: T) {}
</code>

==== 多重约束 ====

<code rust>
use std::fmt::Display;

// 同时要求 impl Summary + Display
fn notify(item: impl Summary + Display) {}

// 或使用 where 子句
fn some<T, U>(t: T, u: U)
where
    T: Display + Clone,
    U: Clone + Summary,
{}
</code>

==== 返回 Trait ====

<code rust>
fn returns_summarizable() -> impl Summary {
    Article {
        title: String::from("Rust 泛型和 Trait"),
        author: String::from("老师"),
        content: String::from("内容..."),
    }
}
</code>

===== 常用标准库 Trait =====

^ Trait ^ 用途 ^
| ''Clone'' | 提供 ''clone()'' 方法进行深拷贝 |
| ''Copy'' | 标记类型使用按位复制（栈上类型） |
| ''Debug'' | 提供 ''{:?}'' 格式化 |
| ''Display'' | 提供 ''{}'' 格式化 |
| ''PartialEq'' | 提供 ''=='', ''!='' 比较 |
| ''PartialOrd'' | 提供 ''<'', ''>'', ''<='', ''>='' 比较 |
| ''Hash'' | 提供哈希计算 |
| ''Iterator'' | 实现迭代器 |

===== 本章实践 =====

<code rust>
use std::fmt::Display;

trait Greet {
    fn greet(&self) -> String;
}

struct Person {
    name: String,
    age: u8,
}

impl Greet for Person {
    fn greet(&self) -> String {
        format!("你好，我叫{}，今年{}岁", self.name, self.age)
    }
}

fn print_greet(item: impl Greet + Display) {
    println!("{}", item.greet());
}

fn main() {
    let p = Person {
        name: "小明".into(),
        age: 25,
    };
    print_greet(p);
}
</code>

===== 本章小结 =====

  * 泛型允许编写类型无关的代码
  * ''impl<T>'' 为泛型类型实现方法
  * Trait 定义共享行为，类似接口
  * ''impl Trait'' 和 ''T: Trait'' 两种约束写法
  * ''where'' 子句简化复杂约束
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