实现 Index trait 以返回一个不是引用的值

Question

我有一个简单的结构，我想为它实现Index，但作为 Rust 的新手，我在借用检查器方面遇到了很多麻烦。我的结构很简单，我想让它存储一个起始值和步长值，然后当被usize 索引时，它应该返回start + idx * step：

pub struct MyStruct {
    pub start: f64,
    pub step: f64,
}

我的直觉是我可以简单地获取Index 的签名并插入我的类型：

impl Index<usize> for MyStruct {
    type Output = f64;

    fn index(&self, idx: usize) -> &f64 {
        self.start + (idx as f64) * self.step
    }
}

这给出了错误mismatched types 说expected type &f64, found type f64。作为一个还没有完全理解 Rust 类型系统是如何工作的人，我尝试简单地在表达式上打上&：

fn index(&self, idx: usize) -> &f64 {
    &(self.start + (idx as f64) * self.step)
}

这现在告诉我borrowed value does not live long enough，所以也许它需要一个生命周期变量？

fn index<'a>(&self, idx: usize) -> &'a f64 {
    &(self.start + (idx as f64) * self.step)
}

错误是一样的，但是注释现在给出了lifetime 'a 而不是lifetime #1，所以我想这没有必要，但此时我觉得我被卡住了。我很困惑，对于大多数语言来说，如此简单的练习在 Rust 中变得如此难以实现，因为我想做的只是从恰好位于引用后面的函数返回计算。对于按需计算值的简单结构，我应该如何实现Index？

Answer 1

Index trait 旨在将借用的指针返回到 self 的成员（例如 Vec 中的项目）。来自Index 特征的index 方法的签名使得实现它以具有您描述的行为是不切实际的，因为您必须将index 返回的每个值存储在self 中并确保指针在删除 MyStruct 之前保持有效。

Answer 2

这个用例与Index 的直觉不符。当我看到myStruct[3] 时，我的直觉是，就像数组一样，我得到了一个指向一些已经初始化的数据的指针。 Index 的界面证实了这种直觉。

我可以看到您可能正在尝试实现的两件事：

1. 为您的数据结构获取良好的索引语法。

在这种情况下，我建议不要在实现Index 的前提下，只提供一个返回f64 而不是&f64 的方法。

impl MyStruct {
    pub fn index(&self, idx: usize) -> f64 {
        self.start + (idx as f64) * self.step
    }
}

你没有得到运算符，这很好，因为阅读[] 的人会被误导以为他们得到了一个指针。但是你确实得到了你想要的功能。根据您的用例，您可能需要重命名此方法。

1. 将MyStruct 传递给具有Index 边界的参数。

这是有充分理由的。 Index 期望数据在它请求之前就已经存在。您无法生成并返回它，因为index 返回f64，并且您无法在数据结构中生成它并返回指针，因为它不需要&mut self。您必须在调用index 之前填充这些值。一些重新设计将是有序的，重新设计的方向将取决于您问题的更大背景。