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English Original

Rust 中的类型转换

你将学到: From/Into 特性与 C# 的隐式/显式运算符对比;用于处理可能失败转换的 TryFrom/TryInto;用于解析的 FromStr;以及惯用的字符串转换模式。

难度: 🟡 中级

C# 使用隐式/显式转换和强制转换运算符。Rust 使用 From 和 Into 特性进行安全、显式的类型转换。

C# 转换模式

// C# 隐式/显式转换
public class Temperature
{
    public double Celsius { get; }
    
    public Temperature(double celsius) { Celsius = celsius; }
    
    // 隐式转换
    public static implicit operator double(Temperature t) => t.Celsius;
    
    // 显式转换
    public static explicit operator Temperature(double d) => new Temperature(d);
}

double temp = new Temperature(100.0);  // 隐式转换
Temperature t = (Temperature)37.5;     // 显式转换 (强制转换)

Rust 的 From 和 Into

#[derive(Debug)]
struct Temperature {
    celsius: f64,
}

impl From<f64> for Temperature {
    fn from(celsius: f64) -> Self {
        Temperature { celsius }
    }
}

impl From<Temperature> for f64 {
    fn from(temp: Temperature) -> f64 {
        temp.celsius
    }
}

fn main() {
    // 使用 From
    let temp = Temperature::from(100.0);
    
    // 使用 Into (当实现了 From 时,Into 会自动可用)
    let temp2: Temperature = 37.5.into();
    
    // 也适用于函数参数
    fn process_temp(temp: impl Into<Temperature>) {
        let t: Temperature = temp.into();
        println!("温度:{:.1}°C", t.celsius);
    }
    
    process_temp(98.6);
    process_temp(Temperature { celsius: 0.0 });
}
graph LR
    A["impl From&lt;f64&gt; for Temperature"] -->|"自动生成"| B["impl Into&lt;Temperature&gt; for f64"]
    C["Temperature::from(37.5)"] -->|"显式调用"| D["Temperature"]
    E["37.5.into()"] -->|"通过 Into 实现隐式风格"| D
    F["fn process(t: impl Into&lt;Temperature&gt;)"] -->|"两者都接受"| D

    style A fill:#c8e6c9,color:#000
    style B fill:#bbdefb,color:#000

经验法则:实现 From,你就能免费获得 Into。调用者可以使用阅读起来更自然的那一个。

用于可能失败转换的 TryFrom

use std::convert::TryFrom;

impl TryFrom<i32> for Temperature {
    type Error = String;
    
    fn try_from(value: i32) -> Result<Self, Self::Error> {
        if value < -273 {
            Err(format!("温度 {}°C 低于绝对零度", value))
        } else {
            Ok(Temperature { celsius: value as f64 })
        }
    }
}

fn main() {
    match Temperature::try_from(-300) {
        Ok(t) => println!("有效:{:?}", t),
        Err(e) => println!("错误:{}", e),
    }
}

字符串转换

#![allow(unused)]
fn main() {
// 通过 Display 特性实现 ToString
impl std::fmt::Display for Temperature {
    fn fmt(&self, f: &mut std::fmt::Formatter<'_>) -> std::fmt::Result {
        write!(f, "{:.1}°C", self.celsius)
    }
}

// 现在 .to_string() 自动生效
let s = Temperature::from(100.0).to_string(); // "100.0°C"

// 用于解析字符串的 FromStr
use std::str::FromStr;

impl FromStr for Temperature {
    type Err = String;
    
    fn from_str(s: &str) -> Result<Self, Self::Err> {
        let s = s.trim_end_matches("°C").trim();
        let celsius: f64 = s.parse().map_err(|e| format!("无效的温度:{}", e))?;
        Ok(Temperature { celsius })
    }
}

let t: Temperature = "100.0°C".parse().unwrap();
}

练习

🏋️ 练习:货币转换器 (点击展开)

创建一个 Money 结构体,展示完整的转换生态系统:

  1. Money { cents: i64 } (以分存储金额,避免浮点数精度问题)
  2. 实现 From<i64> (将输入视为整美元 → cents = dollars * 100)
  3. 实现 TryFrom<f64> —— 拒绝负数金额,并四舍五入到最近的分
  4. 实现 Display 以显示 "$1.50" 格式
  5. 实现 FromStr 以解析 "$1.50" 或 "1.50" 到 Money 结构体
  6. 编写一个函数 fn total(items: &[impl Into<Money> + Copy]) -> Money 来求和
🔑 参考答案
use std::fmt;
use std::str::FromStr;

#[derive(Debug, Clone, Copy)]
struct Money { cents: i64 }

impl From<i64> for Money {
    fn from(dollars: i64) -> Self {
        Money { cents: dollars * 100 }
    }
}

impl TryFrom<f64> for Money {
    type Error = String;
    fn try_from(value: f64) -> Result<Self, Self::Error> {
        if value < 0.0 {
            Err(format!("负数金额:{value}"))
        } else {
            Ok(Money { cents: (value * 100.0).round() as i64 })
        }
    }
}

impl fmt::Display for Money {
    fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
        write!(f, "${}.{:02}", self.cents / 100, self.cents.abs() % 100)
    }
}

impl FromStr for Money {
    type Err = String;
    fn from_str(s: &str) -> Result<Self, Self::Err> {
        let s = s.trim_start_matches('$');
        let val: f64 = s.parse().map_err(|e| format!("{e}"))?;
        Money::try_from(val)
    }
}

fn main() {
    let a = Money::from(10);                       // $10.00
    let b = Money::try_from(3.50).unwrap();         // $3.50
    let c: Money = "$7.25".parse().unwrap();        // $7.25
    println!("{a} + {b} + {c}");
}