trait 簡介

本集目標

學會定義 trait 和為型別實作 trait，並認識 #[derive] 這個自動產生實作的捷徑。

概念說明

什麼是 trait？

在進入所有權的主題之前，我們先來學一個重要的工具：trait。它和上一集的鑰匙圈比喻沒有直接關係，但之後講 Clone、Copy 等概念的時候會用到，所以先學起來。

在第三章，我們學會了用 impl 幫 struct 和 enum 加上 method。但如果我們想要規定「某些型別都必須有某個功能」呢？

比如說，我想規定：「某些型別都必須能打招呼。」這就是 trait 的用途——它定義了一組「能力」或「行為」，然後不同的型別可以各自實作這些行為。

trait 就像一張「規格表」，上面寫著：「你要符合這個規格，就必須提供這些功能。」

定義 trait

用 trait 關鍵字來定義：

trait Greet {
    fn greet(self);
}

fn main() {}

這段程式碼的意思是：「凡是實作了 Greet 這個 trait 的型別，都必須有一個 greet method。」

為型別實作 trait

trait Greet {
    fn greet(self);
}

struct Cat;

impl Greet for Cat {
    fn greet(self) {
        println!("喵～");
    }
}

fn main() {}

之前我們寫 impl Cat { ... } 是直接幫 Cat 加 method。現在寫 impl Greet for Cat { ... } 是說「Cat 符合 Greet 這個規格」，然後在裡面提供 Greet 要求的 method。

derive：自動產生實作的捷徑

有些 trait 的實作方式很固定，Rust 編譯器可以幫你自動產生。這時候就用 #[derive(...)]：

#[derive(Debug)]
struct Point {
    x: i32,
    y: i32,
}

fn main() {}

還記得第二章我們用 {:?} 印出 tuple 和陣列嗎？其實 {:?} 就是在使用 Debug 這個 trait。tuple 和陣列內建就有 Debug，但我們自己定義的 struct 和 enum 沒有——所以要加 #[derive(Debug)]，讓 Rust 自動幫我們產生 Debug 的實作。

範例程式碼

// 定義一個 trait：所有實作者都必須能「打招呼」
trait Greet {
    fn greet(self);
}

// 定義兩種動物
struct Cat;
struct Dog;

// 幫 Cat 實作 Greet
impl Greet for Cat {
    fn greet(self) {
        println!("我是一隻貓咪喵～");
    }
}

// 幫 Dog 實作 Greet
impl Greet for Dog {
    fn greet(self) {
        println!("我是一隻狗狗汪！");
    }
}

// 用 derive 讓 Rust 自動產生 Debug 實作
#[derive(Debug)]
struct Point {
    x: i32,
    y: i32,
}

fn main() {
    let cat = Cat;
    let dog = Dog;

    // 呼叫 trait method
    cat.greet();
    dog.greet();

    // 用 {:?} 印出 struct（因為有 #[derive(Debug)]）
    let p = Point { x: 3, y: 7 };
    println!("{:?}", p);
}

重點整理

• trait 是一組行為的規格定義，像是一張「能力清單」
• 用 impl TraitName for TypeName 來幫型別實作 trait（例如 impl Greet for Cat）
• #[derive(Debug)] 讓 Rust 自動幫你的 struct / enum 實作 Debug trait
• 加了 #[derive(Debug)] 之後，就可以用 {:?} 來印出自訂的 struct / enum