10 ジェネリックな型・トレイト・ライフタイム

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https://doc.rust-jp.rs/book-ja/ch10-00-generics.html

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ジェネリックな型

型のジェネリクスを利用できる

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

fn main() {
    let wont_work = Point { x: 5, y: 4.0 };
}

• ジェネリクスを利用する構造体やenumへメソッドを実装するときは、impl の直後に型引数の宣言が必要

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

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

• 特定の型が利用される場合にだけメソッドを実装することもできる
• 型引数を利用したままメソッドを実装するためには、取りうる型全てが満たしている性質のみで実装しなければならない

impl Point<f32> {
    fn distance_from_origin(&self) -> f32 {
        (self.x.powi(2) + self.y.powi(2)).sqrt()
    }
}

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パフォーマンス

ジェネリクスを利用した実装があるとき、Rustはコンパイル時に個別の具体的な型を利用した実装を生成する
なので、具体的な型を利用して実装した場合よりも実行速度が遅くならない

ジェネリックな型引数を使用すると、実行時にコストが発生するのかな、と思うかもしれません。 嬉しいことにRustでは、ジェネリクスを、具体的な型があるコードよりもジェネリックな型を使用したコードを実行するのが遅くならないように実装しています。

コンパイラはこれを、ジェネリクスを使用しているコードの単相化をコンパイル時に行うことで達成しています。 単相化(monomorphization)は、コンパイル時に使用されている具体的な型を入れることで、 ジェネリックなコードを特定のコードに変換する過程のことです。

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トレイト

https://doc.rust-jp.rs/book-ja/ch10-02-traits.html

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引数としてのトレイト

• 引数に（具体的な型ではなく）あるトレイトを満たすような型を受け取りたい場合、以下のように記述できる
• 関数notifyは、Summaryトレイトを実装しているなんらかの型を引数にとる

pub fn notify(item: &impl Summary) {
    println!("Breaking news! {}", item.summarize());
}

これは、トレイト境界 trait bound の糖衣構文

// トレイト境界構文
pub fn notify<T: Summary>(item: &T) {
    println!("Breaking news! {}", item.summarize());
}

関数が受け取る2つ以上の引数について、引数があるトレイトを実装していて同じ型 であることを保証したい場合、トレイト境界構文でジェネリックな型を利用して表現する

pub fn notify<T: Summary>(item1: &T, item2: &T) {

複数のトレイトを指定する

pub fn notify(item: &(impl Summary + Display)) {}
// または
pub fn notify<T: Summary + Display>(item: &T) {}

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where 句を利用したトレイト境界の表現

• たくさんのトレイト境界を利用すると、関数のシグネチャが読みづらくなってしまう
• その場合は、where 句 を利用するとよい

fn some_function<T: Display + Clone, U: Clone + Debug>(t: &T, u: &U) -> i32 {}
// 下のように書ける
fn some_function<T, U>(t: &T, u: &U) -> i32
    where T: Display + Clone,
          U: Clone + Debug
{}

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返り値の型をトレイトで指定する

• 返り値を impl Trait で指定すると、トレイトを実装した何らかの型が返ることを表現できる

fn returns_summarizable() -> impl Summary {
    Tweet {
        username: String::from("horse_ebooks"),
        content: String::from(
            "of course, as you probably already know, people",
        ),
        reply: false,
        retweet: false,
    }
}

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メソッド実装の条件分け

• impl ブロックがジェネリックな型引数を持っているときにトレイト境界を利用すると、型がトレイトを実装しているかによってメソッド実装に条件をつけることができる

struct Pair<T> {
    x: T,
    y: T,
}

impl<T> Pair<T> {
    fn new(x: T, y: T) -> Self {
        Self { x, y }
    }
}

// T が Display および PartialOld を実装している場合のみ実装される
impl<T: Display + PartialOrd> Pair<T> {
    fn cmp_display(&self) {
        if self.x >= self.y {
            println!("The largest member is x = {}", self.x);
        } else {
            println!("The largest member is y = {}", self.y);
        }
    }
}

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ブランケット実装

• トレイト境界を満たすあらゆる型にトレイトを実装できる

// Displayトレイトを実装するあらゆる型にToStringトレイトを実装
impl<T: Display> ToString for T {
    // --snip--
}

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[WIP] ライフタイム

https://doc.rust-jp.rs/book-ja/ch10-03-lifetime-syntax.html wip