[Rust编程之道笔记]通用概念

内容出处: Rust编程之道一书，第3章类型系统，3.1 通用概念

3.1 通用概念

所谓类型，其实就是对表示信息的值进行细粒度的区分。不同的类型占用的内存不同。与直接操作比特位相比，直接操作类型可以更安全、更有效的利用内存。

类型系统是编程语言的基础和核心。

**在类型系统中，一切皆类型。**基于类型定义的一系列组合、运算和转换，可以看做类型的行为。

3.1.1 类型系统的作用

• 排查错误：在编译期或者运行期进行类型检查。静态语言能在编译期排查出错误。
• 抽象：类型容许开发者在更高层面上进行思考。
• 文档：明确的类型声明可以表明程序的行为
• 优化效率：对于静态编译语言，在编译期可以通过类型检查来优化操作，节省运行时时间
• 类型安全
  • 类型安全的语言可以便面类型间的无效计算
  • 类型安全的语言还可以保证内存安全：避免空指针、悬垂指针和缓存区溢出等导致的内存安全问题
  • 类型安全的语言可以避免语义上的逻辑错误

3.1.2 类型系统的分类

• 静态类型：在编译期进行类型检查
• 动态类型：在运行期进行类型检查

编程语言：

• 强类型：不容许类型的自动隐式转换，在强制转换前不同类型无法进行计算
• 弱类型：容许类型的自动隐式转换

3.1.3 类型系统与多态性

多态类型系统的定义：容许一段代码在不同的上下文中具有不同类型的类型系统。对于静态类型的语言而言，多态性的好处是可以在不影响类型丰富的前提下，为不同的类型编写通用的代码。

按照多态发生的时机来划分：

• 静多态（Static Polymorphism） ：发生在编译期，静多态牺牲灵活性获取性能
• 动多态（Dynamic Polymorphism）：发生在运行时，动多态牺牲性能获取灵活性。

动多态在运行时需要查表，占用较多空间，所以一般情况下都使用静多态。

Rust 语言同时支持静多态和动多态，其中静多态是一种零成本抽象。

现代编程语言包含三种多态形式：

• 参数化多态（Parametric polymorphism）

  一般是静多态，实际就是指泛型。泛型使得语言极具表达力，同时也保证了静态类型安全。

• Ad-hoc 多态（ad-hoc polymorphism）

  也叫特定多态。

  Ad-hoc 多态是指同一种行为定义，在不同的上下文中会有不同的行为实现。

  Rust 受 Haskell 启发，使用 trait 来支持 Ad-hoc 多态。

• 子类型多态（subtype polymorphism）

  一般是动多态，常用于面向对象的语言中，如Java。子类型多态代表一种包含关系：父类型的值包含了子类型的值，所以子类型的值可以看成父类型的值。

  Rust 中没有类型Java的继承概念，因此不存在子类型多态。

总结：Rust 的类型系统目前只支持参数化多态和Ad-hoc多态，即泛型和trait。