你可以在没有显式引用或所有权移动的情况下在结构上实现数学操作吗？

Question

我无法弄清楚如何在结构上拥有干净的数学,而不需要在任何地方复制这些结构值.

如果你想要一个可以执行数学运算的结构,你可以这样写:

use std::ops::*;

struct Num {
    i: i32,
}

impl Add for Num {
    type Output = Num;
    fn add(self, other: Num) -> Num {
        Num {
            i: self.i + other.i,
        }
    }
}

(这是一个简化的例子.一个实际的例子可能是做矢量数学)

这让我们可以编写漂亮的a + (b / (c * d))样式代码.

由于借用语义,上面的代码很快就会崩溃a + b + a.一旦a使用它就不能再次使用,因为所有权被转移到相关功能(即add).

解决这个问题的简单方法是Copy为结构实现:

#[derive(Copy)]
struct Num {
    i: i32,
}

这意味着当Num传递s 时add,它们的值会自动克隆,以便可以干净地删除它们.

但这似乎效率低下!我们不需要在整个地方复制这些结构:它是只读的,我们真的只需要引用它来创建我们返回的新结构.

这让我认为我们应该在引用上实现数学运算:

impl<'a> Add for &'a Num {
    type Output = Num;
    fn add(&'a self, other: &'a Num) -> Num {
        Num {
            i: self.i + other.i,
        }
    }
}

现在我们有数学运算,我们不是在那里克隆数据,但现在我们的数学看起来很糟糕!a + (b / (c * d))现在一定是&a + &(&b / &(&c * &d)).如果你有值类型引用(例如let a = &Num { /* ... */ }),它没有帮助,因为返回值add仍然是a Num.

是否有一种干净的方法来实现结构的操作,使数学运算看起来干净,并且结构值不会被复制到任何地方？

有关:

• 没有复制生锈的通用数学

Answer 1

不; 特征按价值消耗，没有办法解决这个问题。

但这似乎效率很低！我们不需要到处复制这些结构：它是只读的，我们实际上只需要引用它来创建我们返回的新结构。

我不会担心复制单个整数的效率。这就是计算机的作用。事实上，引用可能会更慢，因为引用基本上也是一个必须复制的整数，然后必须查找一块内存，还将引用的整数复制到寄存器中。

很明显我没有复制单个整数！

一个实际的例子可能是做向量数学

那么问题就变成了让用户感到困惑。如果不查看实现，用户怎么知道它a + a是否是“轻量级”的。如果你，你的类型的实现者，知道它是轻量级的，可以复制，你就标记它Copy。如果不是，则需要进行参考。

这就是今天的情况。有一些实验性的工作可能确实会让这在未来变得更好一些：

let z = &u * &(&(&u.square() + &(&A * &u)) + &one);想象一下再也不用写[...]

该实验源于现已推迟的 RFC。

有趣的是，这种丑陋的语法被称为索伦之眼。