Const 泛型

在之前的泛型中，可以抽象为一句话：针对类型实现的泛型，所有的泛型都是为了抽象不同的类型，那有没有针对值的泛型？答案就是 Const 泛型。

示例

下面的例子同时使用泛型和 const 泛型来实现一个结构体，该结构体的字段中的数组长度是可变的

struct ArrayPair<T, const N: usize> {
    left: [T; N],
    right: [T; N],
}

impl<T: Debug, const N: usize> Debug for ArrayPair<T, N> {
    // ...
}

目前，const 泛型参数只能使用以下形式的实参:

一个单独的 const 泛型参数
一个字面量 (i.e. 整数, 布尔值或字符).
一个具体的 const 表达式( 表达式中不能包含任何泛型参数)

fn foo<const N: usize>() {}

fn bar<T, const M: usize>() {
    foo::<M>(); // ok: 符合第一种
    foo::<2021>(); // ok: 符合第二种
    foo::<{20 * 100 + 20 * 10 + 1}>(); // ok: 符合第三种
    
    foo::<{ M + 1 }>(); // error: 违背第三种，const 表达式中不能有泛型参数 M
    foo::<{ std::mem::size_of::<T>() }>(); // error: 泛型表达式包含了泛型参数 T
    
    let _: [u8; M]; // ok: 符合第一种
    let _: [u8; std::mem::size_of::<T>()]; // error: 泛型表达式包含了泛型参数 T
}

fn main() {}

const 泛型还能帮我们避免一些运行时检查，提升性能

pub struct MinSlice<T, const N: usize> {
    pub head: [T; N],
    pub tail: [T],
}

fn main() {
    let slice: &[u8] = b"Hello, world";
    let reference: Option<&u8> = slice.get(6);
    // 我们知道 `.get` 返回的是 `Some(b' ')`
    // 但编译器不知道
    assert!(reference.is_some());

    let slice: &[u8] = b"Hello, world";

    // 当编译构建 MinSlice 时会进行长度检查，也就是在编译期我们就知道它的长度是 12
    // 在运行期，一旦 `unwrap` 成功，在 `MinSlice` 的作用域内，就再无需任何检查    
    let minslice = MinSlice::<u8, 12>::from_slice(slice).unwrap();
    let value: u8 = minslice.head[6];
    assert_eq!(value, b' ')
}

练习

🌟🌟 <T, const N: usize> 是结构体类型的一部分，和数组类型一样，这意味着长度不同会导致类型不同： Array<i32, 3> 和 Array<i32, 4> 是不同的类型


// 修复错误
struct Array<T, const N: usize> {
    data : [T; N]
}

fn main() {
    let arrays = [
        Array{
            data: [1, 2, 3],
        },
        Array {
            data: [1.0, 2.0, 3.0],
        },
        Array {
            data: [1, 2]
        }
    ];
}

🌟🌟


// 填空
fn print_array<__>(__) {
    println!("{:?}", arr);
}
fn main() {
    let arr = [1, 2, 3];
    print_array(arr);

    let arr = ["hello", "world"];
    print_array(arr);
}

🌟🌟🌟 有时我们希望能限制一个变量占用内存的大小，例如在嵌入式环境中，此时 const 泛型参数的第三种形式 const 表达式 就非常适合.

#![allow(incomplete_features)]
#![feature(generic_const_exprs)]

fn check_size<T>(val: T)
where
    Assert<{ core::mem::size_of::<T>() < 768 }>: IsTrue,
{
    //...
}

// 修复 main 函数中的错误
fn main() {
    check_size([0u8; 767]); 
    check_size([0i32; 191]);
    check_size(["hello你好"; __]); // size of &str ?
    check_size([(); __].map(|_| "hello你好".to_string()));  // size of String?
    check_size(['中'; __]); // size of char ?
}



pub enum Assert<const CHECK: bool> {}

pub trait IsTrue {}

impl IsTrue for Assert<true> {}

你可以在这里找到答案(在 solutions 路径下)

Rust By Practice( Rust 练习实践 )

Const 泛型

示例

练习