Rust Eq 和 PartialEq

2024-07-05 16:54:06

Eq 和 PartialEq

在 Rust 中，想要重载操作符，你就需要实现对应的特征。

例如 <、<=、> 和 >= 需要实现 PartialOrd 特征:

use std::fmt::Display;

struct Pair<T> {
    x: T,
    y: T,
}

impl<T> Pair<T> {
    fn new(x: T, y: T) -> Self {
        Self { x, y }
    }
}

impl<T: Display + PartialOrd> Pair<T> {
    fn cmp_display(&self) {
        if self.x >= self.y {
            println!("The largest member is x = {}", self.x);
        } else {
            println!("The largest member is y = {}", self.y);
        }
    }
}

再比如， + 号需要实现 std::ops::Add 特征，而本文的主角 Eq 和 PartialEq 正是 == 和 != 所需的特征，那么问题来了，这两个特征有何区别？

我相信很多同学都说不太清楚，包括一些老司机，而且就算是翻文档，可能也找不到特别明确的解释。如果大家看过标准库示例，可能会看过这个例子：

enum BookFormat { Paperback, Hardback, Ebook }
struct Book {
    isbn: i32,
    format: BookFormat,
}
impl PartialEq for Book {
    fn eq(&self, other: &Self) -> bool {
        self.isbn == other.isbn
    }
}
impl Eq for Book {}

这里只实现了 PartialEq，并没有实现 Eq，而是直接使用了默认实现 impl Eq for Book {}，奇了怪了，别急，还有呢：

impl PartialEq<IpAddr> for Ipv4Addr {
    #[inline]
    fn eq(&self, other: &IpAddr) -> bool {
        match other {
            IpAddr::V4(v4) => self == v4,
            IpAddr::V6(_) => false,
        }
    }
}

impl Eq for Ipv4Addr {}

以上代码来自 Rust 标准库，可以看到，依然是这样使用，类似的情况数不胜数。既然如此，是否说明如果要为我们的类型增加相等性比较，只要实现 PartialEq 即可？

其实，关键点就在于 partial 上，如果我们的类型只在部分情况下具有相等性，那你就只能实现 PartialEq，否则可以实现 PartialEq 然后再默认实现 Eq。

好的，问题逐步清晰起来，现在我们只需要搞清楚何为部分相等。

部分相等性

首先我们需要找到一个类型，它实现了 PartialEq 但是没有实现 Eq（你可能会想有没有反过来的情况？当然没有啦，部分相等肯定是全部相等的子集！）

在 HashMap 章节提到过 HashMap 的 key 要求实现 Eq 特征，也就是要能完全相等，而浮点数由于没有实现 Eq ，因此不能用于 HashMap 的 key。

当时由于一些知识点还没有介绍，因此就没有进一步展开，那么让我们考虑浮点数既然没有实现 Eq 为何还能进行比较呢？

fn main() {
   let f1 = 3.14;
   let f2 = 3.14;

   if f1 == f2 {
       println!("hello, world!");
   }
}

以上代码是可以看到输出内容的，既然浮点数没有实现 Eq 那说明它实现了 PartialEq，一起写个简单代码验证下：

fn main() {
    let f1 = 3.14;
    is_eq(f1);
    is_partial_eq(f1)
}

fn is_eq<T: Eq>(f: T) {}
fn is_partial_eq<T: PartialEq>(f: T) {}

上面的代码通过特征约束的方式验证了我们的结论:

3 |     is_eq(f1);
  |     ----- ^^ the trait `Eq` is not implemented for `{float}`

好的，既然我们成功找到了一个类型实现了 PartialEq 但没有实现 Eq，那就通过它来看看何为部分相等性。

其实答案很简单，浮点数有一个特殊的值 NaN，它是无法进行相等性比较的:

fn main() {
    let f1 = f32::NAN;
    let f2 = f32::NAN;

    if f1 == f2 {
        println!("NaN 竟然可以比较，这很不数学啊！")
    } else {
        println!("果然，虽然两个都是 NaN ，但是它们其实并不相等")
    }
}

大家猜猜哪一行会输出 ???? 至于 NaN 为何不能比较，这个原因就比较复杂了( 有读者会说，其实就是你不知道，我只能义正严辞的说：咦？你怎么知道 ???? )。

既然浮点数有一个值不可以比较相等性，那它自然只能实现 PartialEq 而不能实现 Eq 了，以此类推，如果我们的类型也有这种特殊要求，那也应该这么做。

Ord 和 PartialOrd

事实上，还有一对与 Eq/PartialEq 非常类似的特征，它们可以用于 <、<=、> 和 >= 比较，至于哪个类型实现了 PartialOrd 却没有实现 Ord 就交给大家自己来思考了：）

小提示：Ord 意味着一个类型的所有值都可以进行排序，而 PartialOrd 则不然

推荐几款学习编程的免费平台

免费在线开发平台（https://docs.ltpp.vip/LTPP/）

       探索编程世界的新天地，为学生和开发者精心打造的编程平台，现已盛大开启！这个平台汇集了近4000道精心设计的编程题目，覆盖了C、C++、JavaScript、TypeScript、Go、Rust、PHP、Java、Ruby、Python3以及C#等众多编程语言，为您的编程学习之旅提供了一个全面而丰富的实践环境。
      在这里，您不仅可以查看自己的代码记录，还能轻松地在云端保存和运行代码，让编程变得更加便捷。平台还提供了私聊和群聊功能，让您可以与同行们无障碍交流，分享文件，共同进步。不仅如此，您还可以通过阅读文章、参与问答板块和在线商店，进一步拓展您的知识边界。
       为了提升您的编程技能，平台还设有每日一题、精选题单以及激动人心的编程竞赛，这些都是备考编程考试的绝佳资源。更令人兴奋的是，您还可以自定义系统UI，选择视频或图片作为背景，打造一个完全个性化的编码环境，让您的编程之旅既有趣又充满挑战。

免费公益服务器（https://docs.ltpp.vip/LTPP-SHARE/linux.html）

       作为开发者或学生，您是否经常因为搭建和维护编程环境而感到头疼？现在，您不必再为此烦恼，因为一款全新的免费公共服务器已经为您解决了所有问题。这款服务器内置了多种编程语言的编程环境，并且配备了功能强大的在线版VS Code，让您可以随时随地在线编写代码，无需进行任何复杂的配置。
随时随地，云端编码
       无论您身在何处，只要有网络连接，就可以通过浏览器访问这款公共服务器，开始您的编程之旅。这种云端编码的便利性，让您的学习或开发工作不再受限于特定的设备或环境。
丰富的编程语言支持
       服务器支持包括C、C++、JavaScript、TypeScript、Go、Rust、PHP、Java、Ruby、Python3以及C#等在内的多种主流编程语言，满足不同开发者和学生的需求。无论您是初学者还是资深开发者，都能找到适合自己的编程环境。
在线版VS Code，高效开发
       内置的在线版VS Code提供了与本地VS Code相似的编辑体验，包括代码高亮、智能提示、代码调试等功能，让您即使在云端也能享受到高效的开发体验。
数据隐私和安全提醒
       虽然服务器是免费的，但为了保护您的数据隐私和安全，我们建议您不要上传任何敏感或重要的数据。这款服务器更适合用于学习和实验，而非存储重要信息。

免费公益MYSQL（https://docs.ltpp.vip/LTPP-SHARE/mysql.html）

       作为一名开发者或学生，数据库环境的搭建和维护往往是一个复杂且耗时的过程。但不用担心，现在有一款免费的MySQL服务器，专为解决您的烦恼而设计，让数据库的使用变得简单而高效。
性能卓越，满足需求
       虽然它是免费的，但性能绝不打折。服务器提供了稳定且高效的数据库服务，能够满足大多数开发和学习场景的需求。
在线phpMyAdmin，管理更便捷
       内置的在线phpMyAdmin管理面板，提供了一个直观且功能强大的用户界面，让您可以轻松地查看、编辑和管理数据库。
数据隐私提醒，安全第一
       正如您所知，这是一项公共资源，因此我们强烈建议不要上传任何敏感或重要的数据。请将此服务器仅用于学习和实验目的，以确保您的数据安全。

免费在线WEB代码编辑器（https://docs.ltpp.vip/LTPP-WEB-IDE/）

       无论你是开发者还是学生，编程环境的搭建和管理可能会占用你宝贵的时间和精力。现在，有一款强大的免费在线代码编辑器，支持多种编程语言，让您可以随时随地编写和运行代码，提升编程效率，专注于创意和开发。
多语言支持，无缝切换
       这款在线代码编辑器支持包括C、C++、JavaScript、TypeScript、Go、Rust、PHP、Java、Ruby、Python3以及C#在内的多种编程语言，无论您的项目需要哪种语言，都能在这里找到支持。
在线运行，快速定位问题
       您可以在编写代码的同时，即时运行并查看结果，快速定位并解决问题，提高开发效率。
代码高亮与智能提示
       编辑器提供代码高亮和智能提示功能，帮助您更快地编写代码，减少错误，提升编码质量。

免费二维码生成器（https://docs.ltpp.vip/LTPP-QRCODE/）

       二维码（QR Code）是一种二维条码，能够存储更多信息，并且可以通过智能手机等设备快速扫描识别。它广泛应用于各种场景，如：
企业宣传
       企业可以通过二维码分享公司网站、产品信息、服务介绍等。
活动推广
       活动组织者可以创建二维码，参与者扫描后可以直接访问活动详情、报名链接或获取电子门票。
个人信息分享
       个人可以生成包含联系方式、社交媒体链接、个人简历等信息的二维码。
电子商务
       商家使用二维码进行商品追踪、促销活动、在线支付等。
教育
       教师可以创建二维码，学生扫描后可以直接访问学习资料或在线课程。
交通出行
       二维码用于公共交通的票务系统，乘客扫描二维码即可进出站或支付车费。        功能强大的二维码生成器通常具备用户界面友好，操作简单，即使是初学者也能快速上手和生成的二维码可以在各种设备和操作系统上扫描识别的特点。

码农公寓