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あり、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、 さらに 頂点 N と辺 E の型についてもジェネリックになる必要があります:

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になります。

本当に表現したいのは、それぞれの Graph は、辺 E と頂点 N で構成されていることです。それは、以下のように関連型を用いて表現できます:

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
}

こうすると、使う側では、個々の Graph をより抽象的なものとして扱えます:

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 { ... }

ここでは、頂点 E 型を扱わずに済んでいます！

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、いささか単純過ぎる実装では、常に true と空の Vec<Edge> を返します。しかし、関連型をどう定義したらよいのかを教えてくれます。まず、はじめに3つの struct が必要です。グラフのためにひとつ、頂点のためにひとつ、辺のためにひとつです。もし異なる型を利用するのが適切ならば、そうしても構いません。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