如何在编译时强制实现类型继承一个特征？

Question

我希望写一个类似这样的宏：

```html

我想写一个这样的宏：

```

macro_rules! a {
    ( $n:ident, $t:ty ) => {
         struct $n {
             x: $t
         }
    }
}

但是$t应该实现Add、Sub和Mul特质。我如何在编译时检查它？

- Lodin

Answer 1

首先，在不使用宏的情况下解决问题。一种解决方案是创建未记录的私有函数，如果条件不满足，则会导致编译失败:

struct MyType {
    age: i32,
    name: String,
}

const _: () = {
    fn assert_send<T: Send>() {}
    fn assert_sync<T: Sync>() {}

    // RFC 2056
    fn assert_all() {
        assert_send::<MyType>();
        assert_sync::<MyType>();
    }
};

然后，修改简单的解决方案以使用宏：

macro_rules! example {
    ($name:ident, $field:ty) => {
        struct $name {
            x: $field,
        }

        const _: () = {
            fn assert_add<T: std::ops::Add<$field, Output = $field>>() {}
            fn assert_mul<T: std::ops::Mul<$field, Output = $field>>() {}

            // RFC 2056
            fn assert_all() {
                assert_add::<$field>();
                assert_mul::<$field>();
            }
        };
    };
}

example!(Moo, u8);
example!(Woof, bool);

在这两种情况下，我们创建一个虚拟的const值来限定函数及其调用的作用域，以避免名称冲突。

接着，我会相信优化器会在编译时删除代码，所以我不会期望任何额外的臃肿。

非常感谢Chris Morgan提供了一个更好的版本，支持非对象安全的traits。

值得强调的是RFC 2056 ，它将允许在where从句中使用“琐碎”的约束。一旦实施，将接受这样的从句：

impl Foo for Bar
where 
    i32: Iterator,
{}

在Rust的历史中，这种精确行为已经多次改变，并且RFC 2056将其固定下来。为了保持我们在这种情况下想要的行为，我们需要从另一个没有约束条件的函数中调用断言函数（因此必须始终为真）。

- Shepmaster

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我个人会选择 fn _assert_add() where Self: Add<Self, Output = Self> { } fn _verify_assertions() { Self::_assert_add() }。在我看来，这样可以得到更简洁的错误信息，并且更加通用，因为它不需要 trait 是对象安全的。 - Chris Morgan

@ChrisMorgan 不是正在创建的类型而是字段的类型吗？ - Shepmaster

哦，是的，我没有完全阅读它。但这没问题——where $t: Add<$t, Output = $t>同样适用。where从句可以包含任何类型的内容，不仅限于与Self或泛型相关的内容。 - Chris Morgan

@ChrisMorgan where 子句可以包含任何类型的内容* — 惊呆了。此外，以下划线开头的函数不会触发未使用函数的警告。这很有道理，但仍然令人惊讶！ - Shepmaster

@ChrisMorgan 是的，我正在尝试决定哪个提供更好的错误消息，并认为具有方法名称的冗余并不可怕。如果不需要调用函数，我肯定会将它们合并。 - Shepmaster