實踐解析丨Rust 內建 trait：PartialEq 和 Eq

華為雲開發者社群發表於2021-03-26
RustAI
摘要：Rust 在很多地方使用了 traits, 從非常淺顯的操作符過載, 到 Send, Sync 這種非常微妙的特性。

Rust 在很多地方使用了 traits, 從非常淺顯的操作符過載, 到 Send, Sync 這種非常微妙的特性。一些 traits 是可以被自動派生的(你只需要寫#[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Debug, Default, Hash, ...)] 就能得到一個神奇的實現, 它通常是對的。

PartialEq 和 Eq這兩個 Traits 的名稱實際上來自於抽象代數中的等價關係和區域性等價關係，實際上兩者的區別僅有一點，即是否在相等比較中是否滿足反身性（Reflexivity）。

PartialEq

/// [`eq`]: PartialEq::eq
/// [`ne`]: PartialEq::ne
#[lang = "eq"]
#[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
#[doc(alias = "==")]
#[doc(alias = "!=")]
#[rustc_on_unimplemented(
    message = "can't compare `{Self}` with `{Rhs}`",
    label = "no implementation for `{Self} == {Rhs}`"
)]
pub trait PartialEq<Rhs: ?Sized = Self> {
    /// This method tests for `self` and `other` values to be equal, and is used
    /// by `==`.
    #[must_use]
    #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
    fn eq(&self, other: &Rhs) -> bool;

    /// This method tests for `!=`.
    #[inline]
    #[must_use]
    #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
    fn ne(&self, other: &Rhs) -> bool {
        !self.eq(other)
    }
}

如果我們想比較某個型別的兩個值 x 和 y 是否相等（不等），例如：x == y (x != y)，那麼我們就必須為型別實現 PartialEq Trait。

PartialEq 可使用 #[derive] 來交由編譯器實現，當一個 struct 在進行相等比較時，會對其中每一個欄位進行比較；如果遇到列舉時，還會對列舉所擁有的資料進行比較。

我們也可以自己實現 PartialEq，實現時只需要實現判斷是否相等的函式 fn eq(&self, other: &Self) -> bool ，Rust 會自動提供 fn ne(&self, other: &Self) -> bool。例子如下：

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
    }
}

Eq

pub trait Eq: PartialEq<Self> {
    // this method is used solely by #[deriving] to assert
    // that every component of a type implements #[deriving]
    // itself, the current deriving infrastructure means doing this
    // assertion without using a method on this trait is nearly
    // impossible.
    //
    // This should never be implemented by hand.
    #[doc(hidden)]
    #[inline]
    #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
    fn assert_receiver_is_total_eq(&self) {}
}

實現 Eq 的前提是已經實現了 PartialEq，因為實現 Eq 不需要額外的程式碼，只需要在實現了PartialEq 的基礎上告訴編譯器它的比較滿足自反性就可以了。對於上面的例子只需要：#[derive(Eq)] 或 impl Eq for Book {}。

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 {}

PartialEq 和 Eq

這兩個 Traits 的名稱實際上來自於抽象代數中的等價關係和區域性等價關係。

等價關係（equivalence relation）即設 \displaystyle RR 是某個集合 \displaystyle AA 上的一個二元關係。若 \displaystyle RR 滿足以下條件：

實踐解析丨Rust 內建 trait：PartialEq 和 Eq

則稱 \displaystyle RR 是一個定義在 \displaystyle AA 上的等價關係。

並非所有的二元關係都是等價關係， Eq 和 PartialEq 的區別在於是否在相等比較中是否滿足自反性，即 x == x。

例如對於浮點型別，Rust 只實現了 PartialEq 而沒有實現 Eq，原因在於 NaN != Nan，不滿足自反性。

Eq 相比 PartialEq 需要額外滿足反身性，即 a == a，對於浮點型別，Rust 只實現了 PartialEq 而不是 Eq，原因就是 NaN != NaN。

Eq 和 Hash

當一個型別同時實現了 Eq 和 Hash 時，該型別滿足下列特性：

k1 == k2 -> hash(k1) == hash(k2)

即，當兩個 key 相等時，它們的雜湊值必然相等。Rust 裡的 HashMap 和 HashSet 都依賴該特性。

 本文分享自華為雲社群《Rust 內建 trait 解析：PartialEq 和 Eq》，原文作者：debugzhang

 

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