Phase 3：模組化與抽象設計
目標：學習 Rust 的抽象機制，寫出高重用性且結構清晰的程式碼。
1. Traits（特徵）— 共享行為的契約
Trait 類似 Java 的 Interface，但功能更強大：
-
可以有預設實作
-
可以當作泛型的約束條件（trait bounds）
-
可以動態派送（
dyn Trait）
定義與實作 Trait
trait Describable {
// 必須實作的方法（無預設實作）
fn describe(&self) -> String;
// 有預設實作的方法（可以覆寫）
fn short_description(&self) -> String {
let full = self.describe();
if full.len() > 50 {
format!("{}...", &full[..50])
} else {
full
}
}
}
struct Dog { name: String, breed: String }
struct Cat { name: String, indoor: bool }
impl Describable for Dog {
fn describe(&self) -> String {
format!("{}是一隻{}犬", self.name, self.breed)
}
}
impl Describable for Cat {
fn describe(&self) -> String {
let kind = if self.indoor { "室內" } else { "室外" };
format!("{}是一隻{}貓", self.name, kind)
}
}
Trait Bounds（泛型約束）
// 函式接受「任何實作了 Describable 的型別」
fn print_description<T: Describable>(item: &T) {
println!("{}", item.describe());
}
// 多個 Trait bounds
fn print_debug_and_describe<T: Describable + std::fmt::Debug>(item: &T) {
println!("{:?} -> {}", item, item.describe());
}
// where 語法（當 bounds 很長時更清晰）
fn complex<T>(item: &T)
where
T: Describable + Clone + std::fmt::Debug,
{
// ...
}
動態派送（dyn Trait）
// 編譯期決定型別（靜態派送，零額外開銷）
fn static_dispatch<T: Describable>(item: &T) { ... }
// 執行期決定型別（動態派送，有 vtable 開銷，但更靈活）
fn dynamic_dispatch(item: &dyn Describable) { ... }
// 可以把不同型別的物件放進同一個 Vec！
let animals: Vec<Box<dyn Describable>> = vec![
Box::new(Dog { name: "旺財".to_string(), breed: "柴犬".to_string() }),
Box::new(Cat { name: "咪咪".to_string(), indoor: true }),
];
2. Generics（泛型）
// 泛型函式
fn largest<T: PartialOrd>(list: &[T]) -> &T {
let mut largest = &list[0];
for item in list {
if item > largest {
largest = item;
}
}
largest
}
// 泛型結構體
struct Pair<T> {
first: T,
second: T,
}
impl<T: std::fmt::Display + PartialOrd> Pair<T> {
fn cmp_display(&self) {
if self.first >= self.second {
println!("較大的是: {}", self.first);
} else {
println!("較大的是: {}", self.second);
}
}
}
3. Module System（模組系統）
// src/main.rs 或 src/lib.rs
mod math {
pub fn add(x: i32, y: i32) -> i32 { x + y }
pub mod advanced {
pub fn power(base: i32, exp: u32) -> i32 {
base.pow(exp)
}
}
}
use math::advanced::power; // 把 power 帶入 scope
fn main() {
println!("{}", math::add(1, 2));
println!("{}", power(2, 10));
}
多檔案模組
src/
├── main.rs ← mod math; 宣告
├── math.rs ← math 模組的實作（或 math/mod.rs）
└── math/
├── mod.rs ← math 模組的 re-export
└── advanced.rs ← math::advanced 子模組
Cargo 依賴管理
# Cargo.toml
[dependencies]
serde = { version = "1.0", features = ["derive"] }
tokio = { version = "1", features = ["full"] }
練習題
cargo run -p phase3_modules --example ex01_traits
cargo run -p phase3_modules --example ex02_generics
cargo run -p phase3_modules --example ex03_iterator_chain
cargo test -p phase3_modules