Modul 8 — Traits & Generics

Eine Funktion für jede Typvariante? largest_i32, largest_char, largest_string — dreimal derselbe Code. Generics machen den Typ zum Parameter. Aber Achtung: ohne Zusagen kompiliert nicht einmal ein Vergleich:

fn largest<T: PartialOrd>(list: &[T]) -> &T {
    let mut max = &list[0];
    for item in list {
        if item > max {
            max = item;
        }
    }
    max
}

fn main() {
    let zahlen = vec![3, 9, 4];
    let zeichen = vec!['y', 'a', 'm'];
    println!("{}", largest(&zahlen));
    println!("{}", largest(&zeichen));
}

Das : PartialOrd ist ein Trait-Bound — eine Zusage an den Compiler: "jedes T, mit dem du diese Funktion instanziierst, kann verglichen werden". Ohne den Bound würde die Zeile item > max den Compiler stoppen: er kennt die Fähigkeiten von T nicht.

Auch Structs können generisch sein — mit so vielen Typparametern wie Felder brauchen:

struct Point<T, U> {
    x: T,
    y: U,
}

fn main() {
    let ganzzahlig = Point { x: 3, y: -2 };
    let gemischt = Point { x: 1, y: 0.5 };
    println!("{:?} und {:?}", ganzzahlig, gemischt);
}

Der Typ von gemischt wird inferiert — die Parameter T und U füllen sich automatisch. Und das Beste: Generics kosten nichts zur Laufzeit. Der Compiler erzeugt pro verwendetem konkreten Typ eine spezialisierte Kopie (Monomorphisierung) — derselbe Maschinencode, als hättest du jede Funktion von Hand geschrieben.

// Statisch (Monomorphisierung) — null Kosten, größere Binary
fn print_all<T: Display>(items: &[T]) { ... }

// Dynamisch — eine VTable, kleinere Binary, minimaler Laufzeitkosten
fn print_all(items: &[Box<dyn Display>]) { ... }

Übung: der Bound fehlt

Generics sagen "irgendein Typ". Traits sagen "irgendein Typ, der DIES kann" — und definieren, was DIES bedeutet. Ein Trait ist ein Vertrag aus Methodensignaturen:

trait Summarize {
    fn author(&self) -> &str;
    fn title(&self) -> &str;

    fn summary(&self) -> String {
        format!("{} von {}", self.title(), self.author())
    }
}

struct Article {
    title: String,
    author: String,
}

impl Summarize for Article {
    fn author(&self) -> &str {
        &self.author
    }
    fn title(&self) -> &str {
        &self.title
    }
}

fn notify(item: &impl Summarize) {
    println!("Neu: {}", item.summary());
}

fn main() {
    let a = Article {
        title: String::from("Rust im Browser"),
        author: String::from("Tobias"),
    };
    notify(&a);
}

Drei Konzepte in einem Beispiel: summary hat einen Rumpf — eine Default-Implementierung, die Article erbt, ohne sie zu schreiben. impl Summarize for Article ist die Implementierung des Vertrags. Und &impl Summarize in notify akzeptiert jeden Typ, der den Vertrag erfüllt — Article heute, ein Tweet morgen.

Übung: der fehlende Vertrag

Vieles vom Standardverhalten kommt aus Standard-Traits — meist per derive, manchmal von Hand:

#[derive(Debug, Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord)]
struct Money {
    euros: u32,
    cents: u8,
}

fn main() {
    let preis = Money { euros: 12, cents: 34 };
    let rabatt = Money { euros: 9, cents: 99 };
    println!("{preis:?}");
    println!("teurer: {}", preis > rabatt);
}

Was jeder einzelne bringt:

Display zeigt, warum "von Hand": Nutzerausgabe will FORMAT — Währung, Dezimalstellen, Locale. Das kann kein derive erraten:

use std::fmt;

impl fmt::Display for Money {
    fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
        write!(f, "{},{:02} €", self.euros, self.cents)
    }
}

fn main() {
    let m = Money { euros: 12, cents: 4 };
    println!("{m}");
}

Und From/Into — das Modul-7-Brücke-Werkzeug: implementierst du From, bekommst du Into gratis dazu.

Übung: Money komplett machen

Zeit für ein Mini-Projekt mit Produktqualität: eine kleine Statistik- Bibliothek. Der Clou ist die API-Entscheidung: Mittelwert und Median geben ein Option zurück — denn eine leere Datenreihe hat keinen Mittelwert.

Modul-Checkpoint