如何在Rust中默认初始化包含数组的结构体？

Question

如何声明一个包含数组的结构体，并创建一个零初始化实例是推荐的方式？

这是结构体：

#[derive(Default)]
struct Histogram {
    sum: u32,
    bins: [u32; 256],
}

还有编译器错误：

error[E0277]: the trait bound `[u32; 256]: std::default::Default` is not satisfied
 --> src/lib.rs:4:5
  |
4 |     bins: [u32; 256],
  |     ^^^^^^^^^^^^^^^^ the trait `std::default::Default` is not implemented for `[u32; 256]`
  |
  = help: the following implementations were found:
            <[T; 14] as std::default::Default>
            <&'a [T] as std::default::Default>
            <[T; 22] as std::default::Default>
            <[T; 7] as std::default::Default>
          and 31 others
  = note: required by `std::default::Default::default`

如果我尝试为数组添加缺失的初始化器：

impl Default for [u32; 256] {
    fn default() -> [u32; 255] {
        [0; 256]
    }
}

I get:

error[E0117]: only traits defined in the current crate can be implemented for arbitrary types
 --> src/lib.rs:7:5
  |
7 |     impl Default for [u32; 256] {
  |     ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ impl doesn't use types inside crate
  |
  = note: the impl does not reference any types defined in this crate
  = note: define and implement a trait or new type instead

我做错了什么吗？

- Andrew Wagner

Answer 1

Rust并未为所有数组实现Default，因为它没有非类型多态性。因此，只为少数大小实现了Default。

但是，您可以为您的类型实现默认值：

impl Default for Histogram {
    fn default() -> Histogram {
        Histogram {
            sum: 0,
            bins: [0; 256],
        }
    }
}

注意：我认为为实现Default本来就很可疑；为什么要选择0而不是1或42？没有好的答案，因此真正的默认值并不明显。

- Matthieu M.

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我只使用了默认值，因为在标准库中，Zero被标记为已弃用。在没有~Zero trait的情况下，我认为固定大小的数组更可能用于向量加法而不是其他任何操作，并且零向量是加法的恒等向量，是默认选择更自然的选择。但这是我们正在进行的一些严肃的讨论 :) - Andrew Wagner

你好，这会导致很大的成本吗？我是一个新手，认为[0;256]将首先在堆栈/堆的某个位置被创建和初始化，然后移动到Histogram.bins中。因此，大数组被移动，其中包括复制和丢弃。谢谢！ - ch271828n

@ch271828n：就语言而言，你是对的。但一旦优化器开始处理代码，情况将会发生很大变化。首先，没有必要“Drop”数组，因为它的元素都不需要“Drop”。其次，编译器实际上可能只需初始化Histogram的元素为0，而无需逐个初始化。第三，根据调用者的情况，它可能永远不会实际生成结构体，甚至可能不会生成数组...如果给予机会，优化编译器可以进行惊人的转换。 - Matthieu M.

Answer 2

很抱歉，您不能这样做，您需要自己为您的结构实现Default：

struct Histogram {
    sum: u32,
    bins: [u32; 256],
}

impl Default for Histogram {
    #[inline]
    fn default() -> Histogram {
        Histogram {
            sum: 0,
            bins: [0; 256],
        }
    }
}

数字类型与此情况无关，更像是固定大小数组的问题。它们仍需要通用数字字面量来本地支持此类事物。

- Vladimir Matveev

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谢谢Vladimir！Matthieu回答得更快，但你的回答有内联。如果可以的话，我都会接受！ - Andrew Wagner

是的，我在另一个答案出现的那一刻按下了提交按钮 :) 没关系，一切都是公平的 :) - Vladimir Matveev

Answer 3

如果您确定要将每个字段初始化为零，则可以使用以下方法：

如果您确定要将每个字段初始化为零，则可以使用以下方法：

impl Default for Histogram {
    fn default() -> Histogram {
        unsafe { std::mem::zeroed() }
    }
}

- guersam

Answer 4

事实上，在编写本文时，标准库仍在讨论对定长数组的支持：

https://github.com/rust-lang/rust/issues/7622

- Andrew Wagner