Appendix C: Derivable Traits

Nhiều chỗ trong cuốn sách, chúng ta đã thảo luận về thuộc tính derive, mà bạn có thể áp dụng cho định nghĩa struct hoặc enum. Thuộc tính derive sinh mã sẽ triển khai một trait với triển khai mặc định cho kiểu mà bạn đã chú thích bằng cú pháp derive.

Trong phụ lục này, chúng tôi cung cấp một tham chiếu của tất cả các trait trong thư viện chuẩn mà bạn có thể sử dụng với derive. Mỗi phần bao gồm:

  • Những toán tử và phương thức mà việc derive trait này sẽ kích hoạt
  • Việc triển khai trait do derive cung cấp làm gì
  • Việc triển khai trait biểu thị điều gì về kiểu dữ liệu
  • Các điều kiện cho phép hoặc không cho phép bạn triển khai trait
  • Ví dụ về các thao tác yêu cầu trait

Nếu bạn muốn hành vi khác với hành vi do thuộc tính derive cung cấp, hãy tham khảo standard library documentation cho mỗi trait để biết chi tiết về cách tự triển khai chúng.

Các trait được liệt kê ở đây là những trait duy nhất do thư viện chuẩn định nghĩa mà bạn có thể triển khai trên các kiểu của mình bằng derive. Các trait khác được định nghĩa trong thư viện chuẩn không có hành vi mặc định hợp lý, vì vậy bạn phải tự triển khai chúng theo cách phù hợp với mục đích bạn muốn đạt được.

Một ví dụ về trait không thể derive là Display, trait này xử lý định dạng cho người dùng cuối. Bạn luôn nên cân nhắc cách thích hợp để hiển thị một kiểu dữ liệu cho người dùng cuối. Những phần nào của kiểu dữ liệu một người dùng nên được phép thấy? Những phần nào là có liên quan với họ? Định dạng dữ liệu nào sẽ phù hợp nhất? Trình biên dịch Rust không có hiểu biết này, vì vậy nó không thể cung cấp hành vi mặc định phù hợp cho bạn.

Danh sách các trait có thể derive được cung cấp trong phụ lục này không đầy đủ: thư viện có thể hiện thực derive cho các trait của riêng họ, làm cho danh sách các trait bạn có thể dùng derive trở nên mở rộng. Việc hiện thực derive liên quan đến việc sử dụng procedural macro, điều này được đề cập trong phần “Macros” của Chương 20.

Debug for Programmer Output

Trait Debug cho phép định dạng debug trong các chuỗi định dạng, mà bạn chỉ định bằng cách thêm :? bên trong các placeholder {}.

Trait Debug cho phép bạn in các thể hiện của một kiểu để phục vụ việc gỡ lỗi, để bạn và các lập trình viên khác sử dụng kiểu của bạn có thể kiểm tra một thể hiện tại một điểm nhất định trong quá trình thực thi chương trình.

Trait Debug được yêu cầu, ví dụ, khi dùng macro assert_eq!. Macro này in giá trị của các thể hiện được truyền làm đối số nếu khẳng định về sự bằng nhau thất bại để lập trình viên có thể thấy lý do vì sao hai thể hiện không bằng nhau.

PartialEq and Eq for Equality Comparisons

Trait PartialEq cho phép bạn so sánh các thể hiện của một kiểu để kiểm tra sự bằng nhau và kích hoạt việc sử dụng các toán tử == và !=.

Khi derive PartialEq sẽ triển khai phương thức eq. Khi PartialEq được derive trên các struct, hai thể hiện bằng nhau chỉ khi tất cả các trường đều bằng nhau, và hai thể hiện sẽ không bằng nhau nếu bất kỳ trường nào không bằng nhau. Khi derive trên enum, mỗi biến thể (variant) chỉ bằng chính nó và không bằng các biến thể khác.

Trait PartialEq được yêu cầu, ví dụ, khi sử dụng macro assert_eq!, macro này cần có khả năng so sánh hai thể hiện của một kiểu để kiểm tra sự bằng nhau.

Trait Eq không có phương thức nào. Mục đích của nó là báo hiệu rằng với mọi giá trị của kiểu được chú thích, giá trị đó bằng chính nó. Trait Eq chỉ có thể áp dụng cho các kiểu cũng triển khai PartialEq, mặc dù không phải tất cả các kiểu triển khai PartialEq đều có thể triển khai Eq. Một ví dụ là các kiểu số dấu phẩy động: triển khai cho số dấu phẩy quy định rằng hai thể hiện của giá trị not-a-number (NaN) không bằng nhau với nhau.

Một ví dụ khi Eq được yêu cầu là cho khóa trong HashMap<K, V> để HashMap<K, V> có thể xác định hai khóa có giống nhau hay không.

PartialOrd and Ord for Ordering Comparisons

Trait PartialOrd cho phép bạn so sánh các thể hiện của một kiểu để phục vụ việc sắp xếp. Một kiểu triển khai PartialOrd có thể được dùng với các toán tử <, >, <=, và >=. Bạn chỉ có thể áp dụng trait PartialOrd cho các kiểu cũng triển khai PartialEq.

Khi derive PartialOrd sẽ triển khai phương thức partial_cmp, trả về một Option<Ordering> sẽ là None khi hai giá trị đưa vào không tạo ra thứ tự. Một ví dụ về giá trị không tạo ra thứ tự, mặc dù hầu hết các giá trị của kiểu đó có thể được so sánh, là giá trị not-a-number (NaN) của số dấu phẩy. Gọi partial_cmp với bất kỳ số dấu phẩy nào và giá trị NaN sẽ trả về None.

Khi derive trên struct, PartialOrd so sánh hai thể hiện bằng cách so sánh giá trị trong mỗi trường theo thứ tự trường xuất hiện trong định nghĩa struct. Khi derive trên enum, các biến thể enum khai báo trước được coi là nhỏ hơn các biến thể khai báo sau.

Trait PartialOrd được yêu cầu, ví dụ, cho phương thức gen_range từ crate rand dùng để sinh một giá trị ngẫu nhiên trong khoảng được chỉ định bởi một biểu thức range.

Trait Ord cho phép bạn biết rằng đối với bất kỳ hai giá trị nào của kiểu được chú thích, luôn tồn tại một thứ tự hợp lệ. Trait Ord triển khai phương thức cmp, trả về một Ordering thay vì Option<Ordering> bởi vì một thứ tự hợp lệ luôn có thể xác định được. Bạn chỉ có thể áp dụng trait Ord cho các kiểu cũng triển khai PartialOrd và Eq (và Eq lại yêu cầu PartialEq). Khi derive trên struct và enum, cmp hoạt động theo cùng cách như triển khai derive cho partial_cmp với PartialOrd.

Một ví dụ khi Ord được yêu cầu là khi lưu trữ giá trị trong BTreeSet<T>, một cấu trúc dữ liệu lưu trữ dữ liệu dựa trên thứ tự sắp xếp của các giá trị.

Clone and Copy for Duplicating Values

Trait Clone cho phép bạn tạo một bản sao sâu (deep copy) một cách rõ ràng của một giá trị, và quá trình nhân bản có thể liên quan đến việc chạy mã tùy ý và sao chép dữ liệu trên heap. Xem Variables and Data Interacting with Clone” trong Chương 4 để biết thêm thông tin về Clone.

Khi derive Clone sẽ triển khai phương thức clone, khi được triển khai cho toàn bộ kiểu, sẽ gọi clone trên từng phần của kiểu. Điều này có nghĩa là tất cả các trường hoặc giá trị trong kiểu cũng phải triển khai Clone để có thể derive Clone.

Một ví dụ khi Clone được yêu cầu là khi gọi phương thức to_vec trên một slice. Slice không sở hữu các thể hiện mà nó chứa, nhưng vector trả về từ to_vec sẽ cần sở hữu các thể hiện đó, vì vậy to_vec gọi clone trên mỗi phần tử. Do đó, kiểu được lưu trong slice phải triển khai Clone.

Trait Copy cho phép bạn nhân bản một giá trị chỉ bằng cách sao chép các bit lưu trên stack; không có mã tùy ý nào cần thực thi. Xem “Stack-Only Data: Copy” trong Chương 4 để biết thêm thông tin về Copy.

Trait Copy không định nghĩa bất kỳ phương thức nào để ngăn lập trình viên ghi đè những phương thức đó và làm vi phạm giả định rằng không có mã tùy ý nào đang chạy. Nhờ vậy, tất cả lập trình viên có thể giả định rằng việc sao chép một giá trị sẽ rất nhanh.

Bạn có thể derive Copy trên bất kỳ kiểu nào mà tất cả các phần của nó đều triển khai Copy. Một kiểu triển khai Copy cũng phải triển khai Clone, bởi vì kiểu triển khai Copy có một triển khai Clone đơn giản thực hiện cùng công việc như Copy.

Trait Copy hiếm khi là bắt buộc; các kiểu triển khai Copy có những tối ưu khả dụng, nghĩa là bạn không phải gọi clone, làm cho mã ngắn gọn hơn.

Mọi điều có thể làm với Copy bạn cũng có thể đạt được bằng Clone, nhưng mã có thể chậm hơn hoặc phải dùng clone ở một số chỗ.

Hash for Mapping a Value to a Value of Fixed Size

Trait Hash cho phép bạn lấy một thể hiện của một kiểu có kích thước tuỳ ý và ánh xạ thể hiện đó thành một giá trị có kích thước cố định bằng một hàm băm. Khi derive Hash sẽ triển khai phương thức hash. Việc triển khai hash do derive tạo kết hợp kết quả của việc gọi hash trên từng phần của kiểu, nghĩa là tất cả các trường hoặc giá trị cũng phải triển khai Hash để có thể derive Hash.

Một ví dụ khi Hash được yêu cầu là khi lưu khóa trong HashMap<K, V> để lưu trữ dữ liệu một cách hiệu quả.

Default for Default Values

Trait Default cho phép bạn tạo một giá trị mặc định cho một kiểu. Khi derive Default sẽ triển khai hàm default. Việc triển khai default do derive tạo sẽ gọi default trên từng phần của kiểu, nghĩa là tất cả các trường hoặc giá trị trong kiểu cũng phải triển khai Default để có thể derive Default.

Hàm Default::default thường được sử dụng kết hợp với cú pháp cập nhật struct được thảo luận trong “Creating Instances from Other Instances with Struct Update Syntax” trong Chương 5. Bạn có thể tùy chỉnh một vài trường của struct và sau đó đặt và sử dụng giá trị mặc định cho phần còn lại của các trường bằng cách dùng ..Default::default().

Trait Default được yêu cầu khi bạn dùng phương thức unwrap_or_default trên các thể hiện Option<T>, ví dụ. Nếu Option<T> là None, phương thức unwrap_or_default sẽ trả về kết quả của Default::default cho kiểu T được lưu trong Option<T>.