在Rust標準庫中，存在很多常用的工具類特型，它們能幫助我們寫出更具有Rust風格的代碼。

你可以通過在你的類型上實現(xiàn)std::ops::Deref和std::ops::DerefMut特型來自定義解引用操作例如*操作符和.操作符的行為。像Box<T>和Rc<T>實現(xiàn)了這兩個特型，所以他們的行為就像Rust內(nèi)置指針類型一樣。例如，如果你有一個Box<Complex>類型的值b，此時，*b 代表的是b指向的那個復數(shù)值。b.re代表該復數(shù)的實部.

如果對引用賦值或者借借出一個可變引用，那么Rust使用DerefMut特型。否則，只讀就足夠了，此時會使用Deref特型。

這兩個特型的定義類似如下：

trait Deref {
  type Target: ?Sized;
  fn deref(&self) -> &Self::Target;
}
trait DerefMut: Deref {
  fn deref_mut(&mut self) -> &mut Self::Target;
}

deref和deref_mut函數(shù)都使用&self引用作為參數(shù)并且返回一個&Self::Target的引用。 Target是該類型所擁有的，包含的或者指向的一個具體變量類型（顯然，它不可能把它不知道的東西借出去，例如另一個結(jié)構(gòu)體中的字段）。例如對Box<Complex>來說，這里的Target就是Complex。注意DerefMut拓展了Deref，這時顯而易見的，如果你能解引用并修改它，那么你肯定能借出一個共享的引用而不修改。因為函數(shù)返回的引用的生命周期和&Self相同（生命周期三原則），只要函數(shù)返回的引用一直存在，那么Self本身就一直被借用。其實這里說的是只要是&Self有效，那么函數(shù)得到的引用就一直有效。

Deref和DerefMut特型同時還扮演了其它角色。由于deref函數(shù)拿走了一個&Self引用但是返回了一個&Self::Target引用，Rust可以使用它來進行自動引用轉(zhuǎn)換，將&Self轉(zhuǎn)換成&Self::Target。換句話說，如果插入一個deref函數(shù)能消除類型不匹配的語法錯誤，Rust會自動為你插入。DerefMut也可以作相應的轉(zhuǎn)換，只不過是可變引用。這個功能叫著deref coericoins（強制解引用），一個類型被強制表現(xiàn)為另一種類型。

盡管你也可以自己寫一個類似強制轉(zhuǎn)引用的功能，但是它們很方便：

• 如果你有一個Rc<String>類型的值r，你想在它上面應用String::find函數(shù)，你可以簡單的寫成r.find(?)，而不是(*r).find(?)。這是因為這個find函數(shù)調(diào)用隱式的借用r, 而Rc<T>實現(xiàn)了Deref<Target=T>,因此&Rc<String> 可以被解引用為&String.其實這里就是智能指針的應用（可以把智能指針當成普通內(nèi)置指針使用）

• 你可以在String上使用split_at函數(shù)，雖然該函數(shù)是定義在str字符串切片類型上的，因為String實現(xiàn)了Deref<Target=str>。String并不需要重新實現(xiàn)split_at函數(shù)，因為你可以從&String強制解引用得到&str。 這里其實是Rust中的一個便利性，我們可以在非常底層的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上定義函數(shù)，然后其它結(jié)構(gòu)可以直接使用。最常見的就是Vec<T>，其絕大部分函數(shù)是定義在切片[T]上的，但是因為強制解引用，你可以非常簡單的直接在向量上使用這些函數(shù)。我們看一下代碼直觀就更明顯：

  impl str {
      pub const fn len(&self) -> usize {
          self.as_bytes().len()
      }
    	
    	pub const fn is_empty(&self) -> bool {
          self.len() == 0
      }
  }
  

  我們可以看到，len及is_empty函數(shù)都是定義在str上的，其參數(shù)為&self，因此調(diào)用發(fā)生時，其實相當于是(&str).len。雖然我們這里是(&String).len()，但是由于自動解引用的存在，Rust會為我們自動插入deref函數(shù)，將&String轉(zhuǎn)換成&str。

• 如果你有一個字節(jié)向量v(類型為Vec<u8>)，而你又想將它傳遞為參數(shù)為字節(jié)切片&[u8]的函數(shù)，你可以直接傳遞&v即可。因為Vec<T>實現(xiàn)了Deref<Target=[T]>。這里和我上面剛說的定義在切片上的函數(shù)還有些不同，那個是解引用操作的，這里是函數(shù)參數(shù)傳遞，場景不一樣。

綜上所述，強制解引用主要應用在三個場合：

1. 智能指針，讓智能指針變得和內(nèi)置指針一樣
2. 共用函數(shù)定義，在底層結(jié)構(gòu)上定義函數(shù)從而讓其它類型直接使用。
3. 函數(shù)多態(tài)，例如函數(shù)參數(shù)為&[T]，那么任何實現(xiàn)了Deref<Target=[T]>的類型都可以直接將引用傳遞給參數(shù)。

如果需要，Rust會執(zhí)行多重鏈式強制解引用 。例如你在Rc<String>上調(diào)用split_at函數(shù)，首先，將它&Rc<String>解引用為&String，接下來再將&String解引用為&str，這正是split_at函數(shù)的擁有類型。

例如，如果你的類型如下所示：

struct Selector<T> {
  elements: Vec<T>,
  current: usize
}

雖然這里的類型涉及到了泛型，但相當簡單。你的結(jié)構(gòu)體包含了一個類型T的向量和一個記錄當前位置的索引(current)。而這個結(jié)構(gòu)體的功能就是實現(xiàn)一個指向當前元素的指針行為。

為了實現(xiàn)這個需求，Selector類型需要實現(xiàn)Deref和DerefMut特型。

use std::ops::{Deref, DerefMut};

impl<T> Deref for Selector<T> {
  type Target = T;
  fn deref(&self) -> &T {
    &self.elements[self.current]
  }
}

impl<T> DerefMut for Selector<T> {
  fn deref_mut(&mut self) -> &mut T {
    &mut self.elements[self.current]
  }
}

代碼相當簡單了，我們就不說了。那怎么應用它呢？

let mut s = Selector { elements: vec!['x', 'y', 'z'],current: 2 };
*s = 'w';
assert_eq!(s.elements, ['x', 'y', 'w']);

這里s定義為mut的，這是因為我們要借用一個&mut T并修改它的值。

Deref和DerefMut特型被設計用來實現(xiàn)實現(xiàn)智能指針類型，例如Box,Rc,Arc等，它還用于某些特定類型。這些類型擁有其它類型的值，但是需要頻繁通過引用來使用它內(nèi)部擁有的其它類型的值。例如Vec<T>和String分別擁有[T]和str。當你只有讓Target的方法自動出現(xiàn)在你的類型上這么一個目的時（正如c++中基類的方法自動出現(xiàn)在子類中），你不應該為它設計實現(xiàn)Deref和DerefMut特型。它有可能并是總是像你期望的那樣工作，并且濫用也容易導致困惑。

具體困惑是什么呢？下面提到了一點。

自動解引用功能有時會隨著警告，這或許會讓你感到不解。因為Rust雖然使用自動解引用來解決類型沖突，但是并不包含類型參數(shù)的條件綁定。例如，下面的代碼工作的很好：

let s = Selector { elements: vec!["good", "bad", "ugly"],
current: 2 };
fn show_it(thing: &str) { println!("{}", thing); }
show_it(&s);

這是因為我們的Selector實現(xiàn)了Deref<Target=T>,而在上面使用場景的第三點函數(shù)多態(tài)時我們知道，傳入&s會自動執(zhí)行deref函數(shù)從而轉(zhuǎn)換成為&str .這里稍微有一點混亂。（這里是書中寫的，稍微有一點誤導）。

真實的事情是這樣的：

首先，s的類型為Selector<&str>（書中也是這么寫的），那么這里的T應該是&str而不是str。所以它實現(xiàn)的是Deref<Target=&str>而不是Deref<Target=str>（書中是這樣寫的，未知原因）。所以書中寫的相當于show_it(s.deref())這里deref函數(shù)返回的類型為&&str。但是傳入函數(shù)是沒有問題的，原因呢？估計是源碼中會再進行自動解引用 ，將&&T解成&T。

經(jīng)過查詢相關資料，Rust Course《Rust語言圣經(jīng)》上是這樣說的，Rust會 引用 歸一化，也就是把&&&v當成&v。所以這里&&str實際上轉(zhuǎn)成了&str，因此傳入函數(shù)是沒有問題的。實際上，我的猜想是對的。看下面標準庫源碼，

impl<T: ?Sized> Deref for &T {
    type Target = T;

    fn deref(&self) -> &T {
        *self
    }
}

它為&T實現(xiàn)了Deref<Target=T>，雖然這里不擁有T，但是指向了T。（見前面特型定義）。所以&&T會自動解引用為&T。這么一來，s.deref()返回的&&str又被解引用成為了&str，最終滿足函數(shù)參數(shù)的類型。

所以這里書中講的稍微不對，漏了一點東西。而我們一定不放過，要有打破沙鍋問到底的精神。

接下來講，如果你把show_it改成一個泛型函數(shù)，而類型參數(shù)T的限定為<T:Display>，那么問題來了，

use std::fmt::Display;
fn show_it_generic<T: Display>(thing: T) { println!("{}", thing);
}
show_it_generic(&s);

編譯器會告訴你Selector<&str>沒有實現(xiàn)std::fmt::Display，雖然&str實現(xiàn)了。

這里就是讓人困惑的地方，Selector<&str>不強制解引用為&str了么？怎么還會有錯誤？

實際上，你傳遞的參數(shù)類型為&Selector<&str>，而函數(shù)的參數(shù)為&T，所以T必須是Selector<&str>。其實這里是這樣的，T的類型是

Selector<&str>沒有錯的?？赡苓@里需要涉及到Display的相關內(nèi)容。這里暫時略過。

Rust會檢查T是否滿足Display約束，因為在檢查約束時并不會應用強制解引用，顯然是無法通過檢查的。

解決辦法也很簡單，一是使用as操作符來手動解引用， show_it_generic(&s as &str);；另一種是按編輯器所建議，使用

show_it_generic(&*s);，這里因為有了*操作，所以會進行自動解引用操作得到&str，然后再加上前面的&就形成了&str，從而滿足條件T:Display.

這里有一點點不解的是，明明我們傳遞的是&s，為什么T的類型為Selector<&str>呢？

經(jīng)過研究，個人認為：其實T的類型仍然為&Selector<&str>，我們它把簡化為&U:Display 而，&U:Display的條件為 U:Display，因此給出的錯誤提示為Selector<&str>未實現(xiàn)Display，這里我們仔細看這句話就會明白：

help: the trait std::fmt::Display is not implemented for Selector<&str>, which is required by &Selector<&str>: std::fmt::Display

我們的函數(shù)參數(shù)檢查 后面半句，但是后面半句需要的條件為前面半句，因為所以書中講的還是有一些誤導（或者簡化）。

我們可以在函數(shù)體中增加如下代碼：println!("type is {}", std::any::type_name::<T>())，它用來打印類型名稱，當我們修改代碼使用&s as &str時，打印出來的類型為&str而不是str，這進一步印證了我的猜想。

這里還發(fā)現(xiàn)了上面表述的一點不對，如果我們使用&*s，打印出來的T的類型為&&str，奇怪吧。因為*號操作符相當于調(diào)用deref函數(shù)(不是普通引用的解引用時的*，那里的操作是獲取引用指向的值），所以*s得到的是&str，你不會得到str，因為str是無固定大小類型的，編譯通不過。*s再加一個&就得到了&&str。它是否滿足Display條件呢，Rust會移除&&直接檢查str，發(fā)現(xiàn)它是滿足的。標準庫有代碼如下：

impl Display for str {
    fn fmt(&self, f: &mut Formatter<'_>) -> Result {
        f.pad(self)
    }
}

注意，這里沒有使用歸一化，它沒有插入deref函數(shù)將&&str變成&str，因為它只是檢查條件。而Rust又自動實現(xiàn)了

impl<T> Display for &T where T:Display + ?Sized 。所以只要str實現(xiàn)了Display，不管前面加多少個&&都是實現(xiàn)了的。這也正是前面 the trait std::fmt::Display is not implemented for Selector<&str>, which is required by &Selector<&str>: std::fmt::Display 的原因，我們可以直接略去前面所有的&&而直接檢查T是否實現(xiàn)了。那么有沒有&T實現(xiàn)了Display而T沒有實現(xiàn)的呢？當然沒有，絕對不可能，看上面的實現(xiàn)：``impl Display for &T where T:Display + ?Sized ，很顯然。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-858473.html

到了這里，關于Rust常用特型之Deref和DerefMut特型的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！