テストケース: 単位の明確化

単位変換に役立つ方法は、ファントム型パラメータを用いて Add を実装することで確認できます。以下では Add trait について見ていきます。

// この構造は `Self + RHS = Output` を課します
// ここで RHS は、実装で指定されていない場合はデフォルトで Self になります。
pub trait Add<RHS = Self> {
    type Output;

    fn add(self, rhs: RHS) -> Self::Output;
}

// `T<U> + T<U> = T<U>` となるように、`Output` は `T<U>` でなければなりません。
impl<U> Add for T<U> {
    type Output = T<U>;
    ...
}

実装全体:

use std::ops::Add;
use std::marker::PhantomData;

/// 単位型を定義するために空の列挙型を作成します。
#[derive(Debug, Clone, Copy)]
enum Inch {}
#[derive(Debug, Clone, Copy)]
enum Mm {}

/// `Length` はファントム型パラメータ `Unit` を持つ型であり、
/// 長さの型（つまり `f64`）についてはジェネリックではありません。
///
/// `f64` はすでに `Clone` および `Copy` トレイトを実装しています。
#[derive(Debug, Clone, Copy)]
struct Length<Unit>(f64, PhantomData<Unit>);

/// `Add` トレイトは `+` 演算子の動作を定義します。
impl<Unit> Add for Length<Unit> {
    type Output = Length<Unit>;

    // add() は合計を含む新しい `Length` 構造体を返します。
    fn add(self, rhs: Length<Unit>) -> Length<Unit> {
        // `+` は `f64` に対する `Add` 実装を呼び出します。
        Length(self.0 + rhs.0, PhantomData)
    }
}

fn main() {
    // `one_foot` がファントム型パラメータ `Inch` を持つことを指定します。
    let one_foot:  Length<Inch> = Length(12.0, PhantomData);
    // `one_meter` はファントム型パラメータ `Mm` を持ちます。
    let one_meter: Length<Mm>   = Length(1000.0, PhantomData);

    // `+` は `Length<Unit>` に対して実装した `add()` メソッドを呼び出します。
    //
    // `Length` は `Copy` を実装しているため、`add()` は `one_foot` と
    // `one_meter` を消費せず、それらを `self` と `rhs` にコピーします。
    let two_feet = one_foot + one_foot;
    let two_meters = one_meter + one_meter;

    // 加算は機能します。
    println!("one foot + one_foot = {:?} in", two_feet.0);
    println!("one meter + one_meter = {:?} mm", two_meters.0);

    // 意味をなさない操作は、期待どおり失敗します。
    // コンパイル時エラー: 型の不一致。
    //let one_feter = one_foot + one_meter;
}

関連項目:

借用 (&), 境界 (X: Y), enum, impl & self, オーバーロード, ref, トレイト (X for Y), および タプル構造体.