【Rust】数字をTにキャストして計算しようとすると、primitiveじゃないのでキャストできないといわれます...

Question

以下のように引数にT型の数字をとるジェネリックの関数some_operationがあり、この中でusizeをTにキャストして計算したいです。
where節をつけてもエラーが出ます。

トレイトバウンドの問題なのですかね....？どうしたらよいでしょうか...

Tはu32かu64の二択になると考えていただいてokです。少なくとも何らかのnumericな型になる想定です。

fn main() {
    let t = some_operation::<u32>(323);
    println!("{}", t);
}

fn some_operation<T>(num: T) -> T
where T: std::ops::Add<Output = T>
{
    let num2: usize = 32;
    num + num2 as T
}

an `as` expression can only be used to convert between primitive types or to coerce to a specific trait object

Answer 1

as を適用可能かどうかわからないからです。 制約からは std::ops::Add が定義されている独自の型も受け入れる可能性があり、それが as を使える場面とは限りません。

TryInto で制約し、 try_into で変換するのがよいでしょう。

fn main() {
    let t = some_operation::<u32>(323);
    println!("{}", t);
}

fn some_operation<T>(num: T) -> T
where
    T: std::ops::Add<Output = T>,
    usize: std::convert::TryInto<T>,
    <usize as std::convert::TryInto<T>>::Error: std::fmt::Debug,
{
    let num2: usize = 32;
    num + num2.try_into().unwrap()
}

この制約では T が usize よりも小さい可能性があり、大きい型から小さい型へと安全に変換できるとは限りません。 (なので Into が定義されておらず TryInto を使う必要がある。) この例では 32 という値が固定なので必要な状況に対して安全であることがわかっていますから unwrap で潰していますけども、状況によっては適切にエラー処理もしてください。

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型を性質で制約するのではなく特定の型に限るのであれば独自のトレイトで必要な型にだけ impl するという手法もあります。 固定値 (定数) もこの段階で型を決めてしまえば関数の中で変換処理を入れる必要もありません。 考慮するのを忘れた予想外の型で使われることがないので場合によってはこういう方法を使った方がよいこともあるでしょう。

fn main() {
    let t = some_operation::<u32>(323);
    println!("{}", t);
}

trait Operatable: std::ops::Add<Output = Self> + std::marker::Sized {
    const DATA: Self;
}

impl Operatable for u32 {
    const DATA: Self = 32u32;
}

impl Operatable for u64 {
    const DATA: Self = 32u64;
}

fn some_operation<T: Operatable>(num: T) -> T {
    num + T::DATA
}

Comments

[KOTTON]

回答していただきありがとうございます！
疑問が二つあります
trait boundでusize: TryInto<T>としてらっしゃるのですが、これは「関数内のusiseをエラー覚悟でT型にキャストする」という意味ですよね？trait boundってジェネリクスのみではなくこういう、関数内の型に対しての取り決めもできるんですね？？

また、
<usize as std::convert::TryInto<T>>::Error: std::fmt::Debug
この<型>::Traitのような構文はなんと呼ばれるものなんでしょうか。。意味は、「usizeをTryInto<T>に変換した結果の型にError traitが実装されている前提で、それにDebugも実装されていなければならない」という制約ですかね...？

[KOTTON]

追記:
今気づいたんですが、usize: TryInto<T>
はusizeへの制約と見せかけてTの制約っぽいですね。推測するに、usizeからTryIntoで変換できる型でないといけないという意味でしょうか。
T: TryFrom<usize>でもよかったりしますかね

[SaitoAtsushi]

TryInto の詳細はドキュメントを見てください。
https://doc.rust-lang.org/std/convert/trait.TryInto.html
TryInto は TryFrom が定義されていれば自動で定義されるようになっていて、 impl TryFrom<u32> for usize が定義されているのでこの場合は使える形になっているというわけです。
https://doc.rust-lang.org/std/convert/trait.TryFrom.html#impl-TryFrom%3Cu32%3E-7
where 節は型パラメータだけでなく任意の型に適用可能である (where clauses can apply bounds to arbitrary types, rather than just to type parameters) とドキュメントに明記されています。
https://doc.rust-lang.org/rust-by-example/generics/where.html

usize as std::convert::TryInto<T> という記法の as は変換するわけではなく「～～として見る」ということです。 usize は変換によって TryInto<T> になるのではなく TryInto<T> であるのです。 しかし TryInto<T> 以外のトレイトも多数実装しており、その中には Error を実装したものもありますし、 usize のどのトレイトにおける Error のことなのかというのを明記する必要があります。
unwrap はエラー (を表す型) が Debug を実装していることを期待するので制約として書いておく必要があります。
演算子・シンボル一覧によれば :: で表すのは名前空間パス (Namespace path) という名前が付いていますね。
https://doc.rust-lang.org/book/appendix-02-operators.html

[SaitoAtsushi]

T: TryFrom<usize>
という形で制約を付けても問題ありません。
ただ、実際に使っているメソッドは try_into なのでなるべく直接的な制約として表現したほうが読む人 (特に将来の自分！) に対して親切な習慣です。

[KOTTON]

二回も本当に丁寧に回答していただきありがとうございます！！！
感謝感激です！！