注意: 最新版のドキュメントをご覧ください。この第1版ドキュメントは古くなっており、最新情報が反映されていません。リンク先のドキュメントが現在の Rust の最新のドキュメントです。

関連型

関連型は、Rust型システムの強力な部分です。関連型は、「型族」という概念と関連が有り、言い換えると、複数の型をグループ化するものです。この説明はすこし抽象的なので、実際の例を見ていきましょう。例えば、 Graph トレイトを定義したいとしましょう、このときジェネリックになる２つの型: 頂点の型、辺の型が存在します。そのため、以下のように Graph<N, E> と書きたくなるでしょう:

fn main() { trait Graph<N, E> { fn has_edge(&self, &N, &N) -> bool; fn edges(&self, &N) -> Vec<E>; // etc } }

trait Graph<N, E> {
    fn has_edge(&self, &N, &N) -> bool;
    fn edges(&self, &N) -> Vec<E>;
    // etc
}

たしかに上のようなコードは動作しますが、この Graph の定義は少し扱いづらいです。たとえば、任意の Graph を引数に取る関数は、 同時に 頂点 N と辺 E についてもジェネリックとなることになります:

fn main() { fn distance<N, E, G: Graph<N, E>>(graph: &G, start: &N, end: &N) -> u32 { ... } }

fn distance<N, E, G: Graph<N, E>>(graph: &G, start: &N, end: &N) -> u32 { ... }

この距離を計算する関数distanceは、辺の型に関わらず動作します、そのためシグネチャに含まれる E に関連する部分は邪魔でしかありません。

本当に表現したいことは、それぞれのグラフ( Graph )は辺( E )や頂点( N )で構成されているということです。それは、以下のように関連型を用いて表現することができます:

fn main() { trait Graph { type N; type E; fn has_edge(&self, &Self::N, &Self::N) -> bool; fn edges(&self, &Self::N) -> Vec<Self::E>; // etc } }

trait Graph {
    type N;
    type E;

    fn has_edge(&self, &Self::N, &Self::N) -> bool;
    fn edges(&self, &Self::N) -> Vec<Self::E>;
    // etc
}

このようにすると、Graph を使った関数は以下のように書くことができます:

fn main() { fn distance<G: Graph>(graph: &G, start: &G::N, end: &G::N) -> u32 { ... } }

fn distance<G: Graph>(graph: &G, start: &G::N, end: &G::N) -> u32 { ... }

もう E について扱う必要はありません!

もっと詳しく見ていきましょう。

関連型を実装する

通常のトレイトと同様に、関連型を使っているトレイトは実装するために impl を利用します。以下は、シンプルなGraphの実装例です:

fn main() { trait Graph { type N; type E; fn has_edge(&self, &Self::N, &Self::N) -> bool; fn edges(&self, &Self::N) -> Vec<Self::E>; } struct Node; struct Edge; struct MyGraph; impl Graph for MyGraph { type N = Node; type E = Edge; fn has_edge(&self, n1: &Node, n2: &Node) -> bool { true } fn edges(&self, n: &Node) -> Vec<Edge> { Vec::new() } } }

struct Node;

struct Edge;

struct MyGraph;

impl Graph for MyGraph {
    type N = Node;
    type E = Edge;

    fn has_edge(&self, n1: &Node, n2: &Node) -> bool {
        true
    }

    fn edges(&self, n: &Node) -> Vec<Edge> {
        Vec::new()
    }
}

この奇妙な実装は、つねに true と空の Vec<Edge> を返しますが、どのように定義したら良いかのアイデアをくれます。まず、はじめに3つの struct が必要です、ひとつはグラフのため、そしてひとつは頂点のため、そしてもうひとつは辺のため。もし異なる型を利用することが適切ならば、そのようにすると良いでしょう、今回はこの3つの struct を用います。

次は impl の行です、これは他のトレイトを実装するときと同様です。

そして、= を関連型を定義するために利用します。トレイトが利用する名前は = の左側にある名前で、実装に用いる具体的な型は右側にあるものになります。最後に、具体的な型を関数の宣言に利用します。

関連型

関連型を定義する

関連型を実装する

関連型を伴うトレイト