Các Kiểu Generic, Traits, và Lifetimes

Mọi ngôn ngữ lập trình đều có các công cụ để xử lý một cách hiệu quả việc trùng lặp các khái niệm. Trong Rust, một trong những công cụ như vậy là generics: các đại diện trừu tượng cho các kiểu cụ thể hoặc các thuộc tính khác. Chúng ta có thể biểu diễn hành vi của generics hoặc cách chúng liên quan đến các generics khác mà không cần biết điều gì sẽ thay thế chúng khi biên dịch và chạy code.

Các hàm có thể chấp nhận tham số của một loại generic nào đó, thay vì một loại cụ thể như i32 hoặc String, giống như cách một hàm chấp nhận tham số với giá trị không xác định để chạy cùng code trên nhiều giá trị cụ thể khác nhau. Trên thực tế, chúng ta đã sử dụng generics trong Chương 6 với Option<T>, Chương 8 với Vec<T> và HashMap<K, V>, và Chương 9 với Result<T, E>. Trong chương này, bạn sẽ khám phá cách định nghĩa các kiểu, hàm, và phương thức của riêng bạn với generics!

Đầu tiên, chúng ta sẽ xem xét cách trích xuất một hàm để giảm sự trùng lặp code. Sau đó, chúng ta sẽ sử dụng cùng một kỹ thuật để tạo ra một hàm generic từ hai hàm khác nhau chỉ ở các kiểu tham số của chúng. Chúng ta cũng sẽ giải thích cách sử dụng generic types trong định nghĩa struct và enum.

Sau đó, bạn sẽ tìm hiểu cách sử dụng traits để định nghĩa hành vi một cách generic. Bạn có thể kết hợp traits với generic types để ràng buộc một kiểu generic chỉ chấp nhận những kiểu có một hành vi cụ thể, chứ không phải chỉ là bất kỳ kiểu nào.

Cuối cùng, chúng ta sẽ thảo luận về lifetimes: một dạng của generics cung cấp thông tin cho trình biên dịch về cách các tham chiếu liên quan đến nhau. Lifetimes cho phép chúng ta cung cấp đủ thông tin cho trình biên dịch về giá trị được mượn để đảm bảo rằng tham chiếu sẽ hợp lệ trong nhiều tình huống hơn so với việc không có sự giúp đỡ của chúng ta.

Loại bỏ Sự Trùng Lặp bằng Cách Trích Xuất Một Hàm

Generics cho phép chúng ta thay thế các kiểu cụ thể bằng một địa chỉ giữ chỗ đại diện cho nhiều kiểu để loại bỏ sự trùng lặp code. Trước khi nhảy vào cú pháp generics, chúng ta hãy xem cách loại bỏ sự trùng lặp một cách không liên quan đến generic types bằng cách trích xuất một hàm thay thế các giá trị cụ thể bằng một địa chỉ giữ chỗ đại diện cho nhiều giá trị. Sau đó, chúng ta sẽ áp dụng cùng một kỹ thuật để trích xuất một hàm generic! Bằng cách xem xét cách nhận diện code trùng lặp có thể trích xuất thành một hàm, bạn sẽ bắt đầu nhận ra code trùng lặp có thể sử dụng generics.

Chúng ta bắt đầu với một chương trình ngắn trong Listing 10-1 để tìm số lớn nhất trong một danh sách.

Filename: src/main.rs

fn main() {
    let number_list = vec![34, 50, 25, 100, 65];

    let mut largest = &number_list[0];

    for number in &number_list {
        if number > largest {
            largest = number;
        }
    }

    println!("The largest number is {}", largest);
    assert_eq!(*largest, 100);
}

Listing 10-1: Tìm số lớn nhất trong một danh sách các số

Chúng ta lưu trữ một danh sách các số nguyên trong biến number_list và đặt một tham chiếu đến số đầu tiên trong danh sách vào một biến có tên là largest. Sau đó, chúng ta lặp qua tất cả các số trong danh sách, và nếu số hiện tại lớn hơn số được lưu trữ trong largest, thay thế tham chiếu trong biến đó. Tuy nhiên, nếu số hiện tại nhỏ hơn hoặc bằng số lớn nhất đã thấy cho đến nay, biến không thay đổi và code di chuyển đến số tiếp theo trong danh sách. Sau khi xem xét tất cả các số trong danh sách, largest nên tham chiếu đến số lớn nhất, trong trường hợp này là 100.

Bây giờ, chúng ta đã được giao nhiệm vụ tìm số lớn nhất trong hai danh sách khác nhau của các số. Để làm điều này, chúng ta có thể chọn sao chép code trong Listing 10-1 và sử dụng cùng một logic ở hai nơi khác nhau trong chương trình, như được thể hiện trong Listing 10-2.

Filename: src/main.rs

fn main() {
    let number_list = vec![34, 50, 25, 100, 65];

    let mut largest = &number_list[0];

    for number in &number_list {
        if number > largest {
            largest = number;
        }
    }

    println!("The largest number is {}", largest);

    let number_list = vec![102, 34, 6000, 89, 54, 2, 43, 8];

    let mut largest = &number_list[0];

    for number in &number_list {
        if number > largest {
            largest = number;
        }
    }

    println!("The largest number is {}", largest);
}

Listing 10-2: Code tìm số lớn nhất trong hai danh sách số

Mặc dù code này hoạt động, nhưng sao chép code là công việc nhàm chán và dễ gây lỗi. Chúng ta cũng phải nhớ cập nhật code ở nhiều nơi khi chúng ta muốn thay đổi nó.

Để loại bỏ sự trùng lặp này, chúng ta sẽ tạo ra một sự trừu tượng bằng cách định nghĩa một hàm hoạt động trên bất kỳ danh sách số nguyên nào được truyền vào một tham số. Giải pháp này làm cho code của chúng ta rõ ràng hơn và cho phép chúng ta diễn đạt khái niệm tìm số lớn nhất trong một danh sách một cách trừu tượng.

Trong Listing 10-3, chúng ta trích xuất code tìm số lớn nhất vào một hàm có tên là largest. Sau đó, chúng ta gọi hàm để tìm số lớn nhất trong hai danh sách từ Listing 10-2. Chúng ta cũng có thể sử dụng hàm trên bất kỳ danh sách i32 nào khác chúng ta có thể có trong tương lai.

Filename: src/main.rs

fn largest(list: &[i32]) -> &i32 {
    let mut largest = &list[0];

    for item in list {
        if item > largest {
            largest = item;
        }
    }

    largest
}

fn main() {
    let number_list = vec![34, 50, 25, 100, 65];

    let result = largest(&number_list);
    println!("The largest number is {}", result);
    assert_eq!(*result, 100);

    let number_list = vec![102, 34, 6000, 89, 54, 2, 43, 8];

    let result = largest(&number_list);
    println!("The largest number is {}", result);
    assert_eq!(*result, 6000);
}

Listing 10-3: Abstracted trừu tượng để tìm số lớn nhất trong hai danh sách

Hàm largest có một tham số có tên là list, biểu thị cho bất kỳ slice cụ thể nào của giá trị i32 mà chúng ta có thể truyền vào hàm. Do đó, khi chúng ta gọi hàm, code chạy trên các giá trị cụ thể mà chúng ta truyền vào.

Tóm lại, dưới đây là các bước chúng ta đã thực hiện để thay đổi code từ Listing 10-2 thành Listing 10-3:

Xác định code trùng lặp.
Trích xuất code trùng lặp vào phần thân của hàm và chỉ định các giá trị đầu vào và giá trị trả về của code đó trong chữ ký hàm.
Cập nhật hai trường hợp của code trùng lặp để gọi hàm thay vì. Tiếp theo, chúng ta sẽ sử dụng những bước tương tự với generics để giảm sự trùng lặp code. Giống như cách phần thân hàm có thể hoạt động trên một list trừu tượng thay vì các giá trị cụ thể, generics cho phép code hoạt động trên các loại trừu tượng.

Ví dụ, giả sử chúng ta có hai hàm: một hàm tìm phần tử lớn nhất trong một slice giá trị i32 và một hàm tìm phần tử lớn nhất trong một slice giá trị char. Làm thế nào để loại bỏ sự trùng lặp đó? Hãy cùng tìm hiểu nhé!

The Rust Programming Language

Các Kiểu Generic, Traits, và Lifetimes

Loại bỏ Sự Trùng Lặp bằng Cách Trích Xuất Một Hàm