为用户定义的类型实现 ToOwned

Question

考虑以下示例代码：

#[derive(Clone)]
struct DataRef<'a> {
    text: &'a str,
}

#[derive(Clone)]
struct DataOwned {
    text: String,
}

我将以这种方式为 DataRef 实施 ToOwned：

impl ToOwned for DataRef<'_> {
    type Owned = DataOwned;

    fn to_owned(&self) -> DataOwned {
        DataOwned {
            text: self.text.to_owned(),
        }
    }
}

从字面上看，这很有道理吧？但是也有一些问题。

第一个问题是，因为 ToOwned 提供了 blanket implementation:

impl<T> ToOwned for T where T: Clone { ... }

以上代码会出现编译错误：

error[E0119]: conflicting implementations of trait `std::borrow::ToOwned` for type `DataRef<'_>`
  --> src/main.rs:13:1
   |
13 | impl ToOwned for DataRef<'_> {
   | ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
   |
   = note: conflicting implementation in crate `alloc`:
           - impl<T> ToOwned for T
             where T: Clone;

好吧，我们可以做出一些妥协。让我们从 DataRef 中删除 #[derive(Clone)]。（然而，在我的真实案例中我不能这样做，因为这是一个破坏性的变化并且没有意义）

然后是第二个问题，ToOwnedrequires that it implements Borrow<Self>的关联类型Owned。

pub trait ToOwned {
    type Owned: Borrow<Self>;

    fn to_owned(&self) -> Self::Owned;

    ...
}

如果我们按照定义为 DataOwned 实现 Borrow：

impl<'a> Borrow<DataRef<'a>> for DataOwned {
    fn borrow(&self) -> &DataRef<'a> {
        DataRef { text: &self.text }
    }
}

这显然是不可能的，因为我们不能在某处存储一个DataRef。

所以我的问题是：

上面的例子有什么方法可以实现ToOwned吗？
考虑上面的问题，ToOwned不应该是用户手动实现的吗？因为我想不出一个真实的例子来反对这一点。
（可选答案）如果允许更改 std ToOwned 的定义，是否有任何可能的改进使其变得更好？（允许不稳定和未实现的 Rust 特性）

Answer 1

您看到的问题是因为 ToOwned 不应该被实施 引用类型 而是 referent。 注意 the standard library implementations 的样子：

impl ToOwned for str
impl ToOwned for CStr
impl ToOwned for OsStr
impl ToOwned for Path
impl<T> ToOwned for [T]

这些都是 !Sized, !Clone 类型，它们总是出现在某些通用指针类型（例如 &str、Box<str>、&Path）或专用指针类型（String包含一个str；PathBuf包含一个Path；Vec<T>包含一个[T]）。 ToOwned 的目的是允许从 reference 转换为数据——不是你所谓的 FooRef 而是实际的 & —— 到专门的拥有指针类型，这样转换是 可逆和一致的 （这就是 Borrow<Self> 的意义所在）。

如果您想获得 Borrow 和 ToOwned 的好处，您需要定义一个不是引用但引用可以指向的类型，如下所示：

use std::borrow::Borrow;
#[repr(transparent)]
struct Data {
    text: str,
}

#[derive(Clone)]
struct DataOwned {
    text: String,
}

impl Borrow<Data> for DataOwned {
    fn borrow<'s>(&'s self) -> &'s Data {
        // Use unsafe code to change type of referent.
        // Safety: `Data` is a `repr(transparent)` wrapper around `str`.
        let ptr = &*self.text as *const str as *const Data;
        unsafe { &*ptr }
    }
}

impl ToOwned for Data {
    type Owned = DataOwned;
    fn to_owned(&self) -> DataOwned {
        DataOwned { text: String::from(&self.text) }
    }
}

但是，请注意此策略仅适用于单个连续数据块（例如 str 中的 UTF-8 字节）。无法以适用于包含两个字符串的 DataOwned 的方式实现 Borrow + ToOwned。（它可以对一个字符串和一些 fixed-sized 数据完成，但这仍然具有挑战性，因为自定义 dynamically-sized 类型还不是很 well-supported Rust。）

通常不值得为一个 String 包装器做所有这些，但如果你想对内容强制执行一些更强的 type/validity 不变性（例如“所有字符都是ASCII”或“字符串（或字符串切片）是 well-formed JSON 片段”），和您希望能够与现有的通用代码进行交互期望 ToOwned 得到实施。

如果您只想能够在 DataRef 上调用 .to_owned() 方法，请不要理会 ToOwned 特征；只需编写一个固有的（non-trait）方法。

为用户定义的类型实现 ToOwned

Implement ToOwned for user-defined types

rust

ownership