如何为&Struct实现默认值？

Question

如何为&Struct实现默认值？

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在多次阅读Rust书后，我认为我开始理解生命周期的要点了，但对我而言，另一个问题是我们需要使用的语法来声明它们。我发现这真的很不直观。

我已经将我的一些简单的代码简化为这两个结构体（其中一个引用另一个）。

#[derive(Debug, Default)]
pub struct TestStructA {
    pub byte_1: u8,
    pub byte_2: u8,
    pub vector: Vec<u8>,
}

impl<'a> Default for &'a TestStructA {
    fn default() -> &'a TestStructA {
        &TestStructA { byte_1: 10, byte_2: 20, vector: 'a vec![1, 2, 3] }
    }
}

#[derive(Debug, Default)]
pub struct TestStructB<'a> {
    pub test_array: &'a [u8],
    pub t_a: &'a TestStructA,
}

如果您将此隔离的代码复制并粘贴到 main.rs 文件中并进行编译，则会出现以下错误：

error: expected `while`, `for`, `loop` or `{` after a label
  --> src/main.rs:10:59
   |
10 |         &TestStructA { byte_1: 10, byte_2: 20, vector: 'a vec![1, 2, 3] }
   |                                                           ^^^ expected `while`, `for`, `loop` or `{` after a label

error: labeled expression must be followed by `:`
  --> src/main.rs:10:59
   |
10 |         &TestStructA { byte_1: 10, byte_2: 20, vector: 'a vec![1, 2, 3] }
   |                                                        ---^^^^^^^^^^^^^
   |                                                        | |
   |                                                        | help: add `:` after the label
   |                                                        the label
   |
   = note: labels are used before loops and blocks, allowing e.g., `break 'label` to them

如果我不注释矢量参数的生命周期，我会得到期望的: "检查你的生命周期, 伙计"（这很有道理）。

error[E0515]: cannot return reference to temporary value
  --> src/main.rs:10:9
   |
10 |         &TestStructA { byte_1: 10, byte_2: 20, vector: vec![1, 2, 3] }
   |         ^-------------------------------------------------------------
   |         ||
   |         |temporary value created here
   |         returns a reference to data owned by the current function

当然，如果我选择一个更激烈的解决方案，从我的结构中删除“vector”属性，因为所有其他属性都是标量，代码就可以编译。但我需要我的结构具有某种非标量数据结构。我怀疑我需要在Default初始化器中对我的向量进行某种寿命标记，但我不确定是什么。

顺便说一下，我认为我的TestStructB也已经正确地注释了生命周期，但可能不是。它看起来正确吗？

最后，我之所以到这里，是因为编译器说我需要为原始结构的引用(&)版本声明一个默认初始化器。这个原始结构已经在我的程序中快乐地使用了，但从来没有被引用过。每当我开始以&引用方式使用它时，Rust都声称它需要其默认初始化器。问题是，我仍然认为在使用我的引用结构时做错了什么，并且有一种使用&引用（和生命周期注释）的结构的正确方法，而不会让Rust抱怨它们（不存在的）默认初始化器。

编辑：@JohnKugelman是正确的，我通过与Rust编译器的典型新手斗争来遇到这个“异常情况”，试图克服它产生的主要是晦涩难懂的消息。

我的简化原始内容如下:

#[derive(Debug, Default)]
pub struct TestStructA {
    pub byte_1: u8,
    pub byte_2: u8,
    pub vector: Vec<u8>,
}

#[derive(Debug, Default)]
pub struct TestStructB<'a> {
    pub test_array: &'a [u8],
    pub t_a: &'a TestStructA,
}

使用这段代码，我得到的错误是：

error[E0277]: the trait bound `&TestStructA: Default` is not satisfied
  --> src/main.rs:11:5
   |
11 |     pub t_a: &'a TestStructA,
   |     ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ the trait `Default` is not implemented for `&TestStructA`
   |
   = help: the following implementations were found:
             <TestStructA as Default>
   = note: required by `std::default::Default::default`
   = note: this error originates in a derive macro (in Nightly builds, run with -Z macro-backtrace for more info)

显然，rustc误导我认为我需要&Struct默认初始化器？不能说...

- Isaac

2

impl<'a> Default for &'a TestStructA -- 你是如何想到这个的？让我们往回追溯一下，找出你认为需要它的原因，因为这看起来非常可疑。我认为你应该删除整个代码块，然后询问我们导致你到达这里的原始错误。 - John Kugelman

顺便说一下，我认为我的TestStructB也已经正确地标注了生命周期，但也许不是。如果不知道TestStructB的用途，很难说它是否正确。我的直觉是，如果不需要，在结构体内部避免使用引用/生命周期。如果TestStructB拥有其成员，您的生活将更轻松：test_array: Vec<u8>, t_a: TestStructA。 - John Kugelman

我已经编辑了我的消息以执行一些追踪...希望它不会变成一个编辑混乱。TestStructA将是关于某个系统的某种配置。这个结构体的某个实例将存在于其他模块上，并且我想传递一个引用到一个2D渲染结构/模块，它将愉快地读取其值以进行不同的渲染可能性...无法确定这是否是“Rust式”处理事物的正确方式。 - Isaac

2

你需要在 TestStructB 上使用 Default 吗？你能把它移除吗？ - John Kugelman

对此感到不确定...总的来说，我迄今使用的结构体，其默认特性使得它们的“普通”数据结构的初始化变得非常舒适...我可能会重构与这个特定结构相关的一个，以查看我是否真正需要它... - Isaac

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Kevin Reid · Accepted Answer

您的非常规要求是因为您正在尝试为包含引用的结构TestStructB实现Default。大多数情况下，Default用于具有所有拥有值或以某种方式为空的类型。

为了为引用&'a TestStructA实现Default，您必须拥有某种常量或泄漏值，该值是Default::default实现可以返回引用的类型 - 基本上需要存在一个&'static TestStructA。

如果向量为空，则很容易做到这一点，因为Vec::new()是const fn，因此我们可以构造TestStructA的完整编译时常量实例：

impl<'a> Default for &'a TestStructA {
    fn default() -> &'a TestStructA {
        static VALUE: TestStructA = TestStructA {
            byte_1: 10,
            byte_2: 20,
            vector: Vec::new()
        };
        &VALUE
    }
}

如果您想在向量中存储一些数据，则需要使用类似于 once_cell 的延迟初始化机制，以便执行 vec！ 来分配向量的内容，然后返回对它的引用。

use once_cell::sync::Lazy;

static DEFAULT_A: Lazy<TestStructA> = Lazy::new(|| {
    TestStructA {byte_1: 10, byte_2: 20, vector: vec![1, 2, 3]}
});

impl<'a> Default for &'a TestStructA {
    fn default() -> &'a TestStructA {
        &DEFAULT_A
    }
}

如果您要这样做，我建议同时实现TestStructA的默认值(Default)，因为仅为引用类型实现Default而不是拥有值类型会很奇怪。

impl Default for TestStructA {
    fn default() -> TestStructA {
        DEFAULT_A.clone()
    }
}

（这仅在 TestStructA 也实现了 Clone 的情况下才有效，但它可能应该这样做。如果不应该这样做，则将结构体文字放在 TestStructA::default 方法中，并使 DEFAULT_A 只被定义为 Lazy::new(TestStructA::default)。）

然而，所有这些细节只有在以下情况下才是必要的：

您正在为 TestStructB 实现 Default，
它始终包含对 TestStructA 的引用。

您应该考虑在默认情况下，TestStructB 是否真正需要这个引用 - 如果 t_a 的类型为 Option<&'a TestStructA>，则例如，它可以默认为 None。我没有足够的信息来说这是否适合您的应用程序 - 根据这些结构的确切目的自行选择。