如何在Rust中使用泛型？

Question

比如从一个字符串读入转换为矩阵

struct Matrix<T> {
    containner: Box<Vec<Vec<T>>>,
    size: (usize, usize),
}

impl std::str::FromStr for Matrix<i8> {
    type Err = std::num::ParseIntError;

    fn from_str(s: &str) -> Result<Self, Self::Err> {
        let parse_out: Vec<Vec<i8>> = s
            .split(';')
            .map(|i| i.split(',').map(|j| i8::from_str(j).unwrap()).collect())
            .collect();

        let n = parse_out.len();
        let m = parse_out.iter().map(|x| x.len()).max().unwrap();

        let mat = Matrix::<i8> {
            containner: Box::new(parse_out),
            size: (m, n),
        };

        return Ok(mat);
    }
}

在编写这个矩阵时遇到三个问题：

1. 怎么限制类型T为i8, i16...u8, u16...f32, f64, isize, usize等等一系列数字类型？
2. 为Matirx实现from_str方法时，如果不具体指定类型，首先type Err无法指定，其次在T::from_str(j).unwrap()时会报错，提示unwrap不一定有实现(这似乎是一个问题？）。如果指定类型，则会有大量代码重复，因为要为每一个类型都重写一遍。
3. 本身from_str指定了参数和返回类型，但是现在方法中需要额外的参数（行和列的分隔符），应该怎么设计？这里我因作业需要，直接指定为,和;了。

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想了想了一会，感觉

1. 类型那个可能需要定义宏？？？我刚刚看完rust的官方教程，感觉教程上关于宏的内容讲的好少，就是简单提一下。看完好像意思是生成代码的代码。emmm
2. 如果实在不行，可能还需要自己撸一个num类，以及一系列我觉得该有但是没有的。
3. 在crates.io上翻到了num-trait包。看来rust的官方库确实有很多该有的没有。┑(￣Д ￣)┍

Answer 1

1. 可以通过 marker trait （没有方法、只做标识）实现：

   pub trait Num;
   
   impl Num for i8 {}
   impl Num for i16 {}
   impl Num for i32 {}
   
   pub struct Matrix<T> where T: Num { ... }

   如果不允许其他人扩展，可以参考：Sealed traits protect against downstream implementations (C-SEALED)套一个私有模块。

2. 可以转成自己的错误类型，也可以这样用直接用已有的错误类型：

   impl<T> std::str::FromStr for Matrix<T> 
     where T: Num + FromStr, <T as FromStr>::Err: std::fmt::Debug {    // 这里
     type Err = <T as FromStr>::Err; // 这里
   
     fn from_str(s: &str) -> Result<Self, Self::Err> {
         let parse_out: Vec<Vec<T>> = s
             .split(';')
             .map(|i| i.split(',').map(|j| j.parse::<T>().unwrap()).collect())
             .collect();
   
         let n = parse_out.len();
         let m = parse_out.iter().map(|x| x.len()).max().unwrap();
   
         let mat = Matrix::<T> {
             containner: Box::new(parse_out),
             size: (m, n),
         };
   
         return Ok(mat);
     }
   }

   建议是用自己的错误类型。

3. 单独定义一个解析方法，不用硬套到 FromStr 上。例如数字能跟进制解析，所以整数类型都有个单独的 from_str_radix 方法。