为什么 Rust 在匹配模式中不执行隐式解引用强制转换？

Question

阅读 Rust 书中关于 智能指针和内部可变性 部分后，我尝试作为个人练习编写一个函数，用于遍历智能指针的链表并返回该链表中的“最后”元素。

#[derive(Debug, PartialEq)]
enum List {
    Cons(Rc<RefCell<i32>>, Rc<List>),
    Nil,
}

use crate::List::{Cons, Nil};

fn get_last(list: &List) -> &List {
    match list {
        Nil | Cons(_, Nil) => list,
        Cons(_, next_list) => get_last(next_list),
    }
}

这段代码导致以下错误：

   |         Nil | Cons(_, Nil) => list,
   |                       ^^^ expected struct `std::rc::Rc`, found enum `List

我能够通过使用“匹配守卫”并在Cons(_, x)模式上显式解引用来使其正常工作：

fn get_last(list: &List) -> &List {
    match list {
        Nil => list,
        Cons(_, next_list) if **next_list == Nil => list,
        Cons(_, next_list) => get_last(next_list),
    }
}

考虑到我对隐式解引用和Rc的Deref特质实现所了解的内容，我本来希望我的第一次尝试能够成功。为什么在这个例子中我必须显式地解引用？

- Billy

Answer 1

首先，我们需要了解什么是deref coercion。如果T derefs为U且x是类型为T的值，则：

• *x 是 *Deref :: deref(& x)
• &T 可强制转换为&U
• x.method() 在方法解析期间将检查类型U。

方法解析的工作原理是当您在类型上调用方法时，它首先通过添加任何内容到类型，然后添加&，然后添加&mut，然后derefering来检查方法。因此，在确定要调用哪个方法进行x.method()的调用时，它将首先检查接受T、&T、&mut T、U、&U和&mut U的方法（阅读更多）。这不适用于操作符。因此，==不会强制转换不同类型，这就是为什么必须显式解除引用的原因。

但如果我们使用像PartialEq特性中的.eq这样的方法呢？事情变得有趣起来。以下代码失败：

fn get_last(list: &List) -> &List {
    match list {
        Nil => list,
        Cons(_, next_list) if next_list.eq(Nil) => list,
        Cons(_, next_list) => get_last(next_list),
    }
}

但以下操作成功：

fn get_last(list: &List) -> &List {
    match list {
        Nil => list,
        // notice how it's Nil.eq and not next_list.eq
        Cons(_, next_list) if Nil.eq(next_list) => list,
        Cons(_, next_list) => get_last(next_list),
    }
}

为什么会这样呢？我们来看第一个例子： next_list的类型是&Rc<List>，所以它开始搜索.eq方法。它立即找到了在Rc的PartialEq实现中定义的一个，签名为fn eq(&self, other: &Rc<List>)。然而，在这种情况下，other的类型是List，无法强制转换为&Rc<List>。

那么为什么第二个例子可以工作呢？ Nil的类型是List，所以它开始搜索.eq方法。它找不到任何适用于List的方法，因此接下来尝试&List，在那里它找到了派生的PartialEq实现，签名为fn eq(&self, other: &List)。在这种情况下，other的类型是&Rc<List>，由于其Deref实现，可以强制转换为&List。这意味着一切都能正确地通过类型检查，代码可以工作。

至于为什么您的第一次尝试不起作用，似乎这在rust中不是一个功能，有一个提案从2017年开始添加它。

- Aplet123