前言
新的类型模式提供封装以及保证在编译时提供正确类型的值。新类型模式有多种用途和好处，比如可以处理不同的crate中的结构体和特质的关系。本期我们将一起探讨一下Rust设计模式中的新类型模式。
本期内容是学习Rust设计模式笔记
一、新类型模式
如果在某些情况下，我们希望一个类型的行为类似于另一种类型，或者在编译时强制执行某些行为，而实现这些仅使用类型别名是不够的。
例如，出于安全考虑 ，我们想要为String创建自定义实现。对于这种情况，我们可以使用该Newtype模式来提供安全类型和封装 。
1. 新类型模式的实现
使用单个字段的元组来实现包装一个类型，使之称为一个新类型，而不是那个类型的别名，这样就可以拓展这个类型。
2. 官方例子
下面这段代码来自《Rust设计模式》，只是伪代码，并未实现具体功能，但是描述了新类型模式的思想：使用元组来包装一个新类型，通过拓展这个新类型，来拓展原本类型的功能。Foo是一个基础类型，他有他本身的实现方法，Bar包装自Foo，它除了有Foo的特性，还为其实现了新的方法，通过测试，这两种类型，已然变成了两种独立的类型。
// 一个类型，可以是自己包里面的，也可以是别的包里面的。 struct Foo { //.. } impl Foo { // Foo 类型的实现，这些实现在Bar里面是没有的，Bar是下面的类型。 //.. } // 一个新类型，它包装自Foo pub struct Bar(Foo); impl Bar { // 构造函数. pub fn new( //.. ) -> Self { //.. } //.. } fn main() { let b = Bar::new(...); // Foo和Bar类型不兼容，以下不进行类型检查。 // let f: Foo = b; // let b: Bar = Foo { ... }; }
3. 使用动机
新类型的主要动机是抽象。它允许在精确控制接口的同时在类型之间共享实现细节。通过使用新类型而不是将实现类型作为 API 的一部分公开，它允许您向后兼容地更改实现。
这样就是区分同一个类型不同含义，就比如f64类型，可以定义成米，或者千米等不同的类型。
4. 优点
新类型是一种零成本的抽象——没有运行时开销。
新类型与包装类型是互不兼容的，因此用户不会混淆两种类型。
Rust的隐私系统确保用户不会访问到包装了的类型，他的字段默认是私有的。
5. 缺点
没有语言支持，因此包装类型的每一个方法都必须写一个传递方法，来使用包装类型的方法。并且要为每一个实现了的特质来写传递方法。这样就显得极为复杂。
二、应用
1.标识符分离
假设我们有一个用户id，他是无符号整数类型的usize。我们系统对用户操作都是通过这个用户id来实现的。就比如我们有这么一个方法：
fn get_user_id_from_username(username: &str) -> usize
如果我们还要对用户的帖子进行操作，那么代码应该这么写
let user_id: usize = get_user_id_from_username(username); let post_id: usize = get_last_post(); fn delete_post(post_id: usize) { // ... } delete_post(user_id);
此时我们使用delete_post删除用户帖子，但是不小心传入了用户id，这就很麻烦了，这样辨识度就很不好，为了提高辨识度，我们使用新类型模式来区分两个类型：
struct UserId(pub usize);
然后让get_user_id_from_username返回该类型，
fn get_user_id_from_username(username: String) -> UserId { let user_id: usize = ... UserId(user_id) }
这里做了如下改动
这样在我们写错代码的时候就会这么提示了
新类型模式在编译时强制执行类型安全，而在运行时没有任何性能开销。
2.为新类型添加功能
现在有如下需求，需要为用户设置个“禁止登录”的用户列表。考虑使用HashSet实现，我们定义的代码如下
let banned_users: HashSet<UserId> = HashSet::new();
但是光这一点是无法编译的，我们的UserId并没有想等，哈希等行为。我们可以使用内置派生宏来实现这些行为，会自动基于我们的结构体来生成这些实现，代码如下，
#[derive(PartialEq, Eq, Hash)] struct UserId(usize);
3. 限制类型内容
有时候我们需要对用户名进行校验，比如我们需要用户名全部都是由小写字母组成的。现在我们来将String类型来定义成一个新类型，Username
struct Username(String);
然后创建个创建用户名的唯一方法，我们使用TryFrom特质
impl TryFrom<String> for Username { type Error = String; fn try_from(value: String) -> Result<Self, Self::Error> { if value.chars().all([object Object]c[object Object] matches!(c, 'a'..='z')) { Ok(Username(value)) } else { Err(value) } } }
这里重写了try_from行为，在类型转换时就已经对username进行了检测构造符合条件的用户名
4. 处理包之间特质和结构体的关系
在使用外部特质时我们可能会遇到以下问题
在我们的crate中使用MyTrait时，编译器就不知道我们用的是crate3中的MyTrait还是crate4中的MyTrait。Rust有一套《孤儿规则》专门来处理这种情况，我们会在后期的文章中说明。
现在我们使用新类型模式来实现外来结构体特质，或者拓展特质。
在某crate包中有如下特质
trait ToTree { // ... } fn very_useful_function(something: impl ToTree) -> () { // .. }
在我们的crate中这么写
struct Wrapper(pub crate_y[object Object]MyType); impl ToTree for Wrapper { // ... } // 使用 very_useful_function(Wrapper(foreign_value))
总结
本期介绍了Rust设计模式中的新类型模式，并且指明了该设计模式的使用场景，其优点与缺点。并且通过一个实例来应用新类型模式，拓展包装类型的行为和特质，从而实现处理包与包之间结构体和特质的关系，限制类型内容等操作。
