面试题：Rust supertrait复杂应用场景

Question

假设有一个图形绘制库，定义了`Shape` trait 用于基本图形操作，`Fillable` trait用于填充操作。现在要求设计一种继承关系，使得某些图形（如矩形、圆形）既可以进行基本图形操作，也可以进行填充操作，同时要求`Fillable`作为`Shape`的supertrait。请写出相关的trait定义和结构体实现代码，并解释在实际使用中这种设计如何提高代码的复用性和扩展性。

Answer 1

// 定义Fillable trait作为Shape的supertrait
trait Fillable {
    fn fill(&self);
}

trait Shape: Fillable {
    fn draw(&self);
}

// 矩形结构体
struct Rectangle {
    width: u32,
    height: u32,
}

// 矩形实现Shape trait
impl Shape for Rectangle {
    fn draw(&self) {
        println!("Drawing a rectangle with width {} and height {}", self.width, self.height);
    }

    fn fill(&self) {
        println!("Filling the rectangle with width {} and height {}", self.width, self.height);
    }
}

// 圆形结构体
struct Circle {
    radius: u32,
}

// 圆形实现Shape trait
impl Shape for Circle {
    fn draw(&self) {
        println!("Drawing a circle with radius {}", self.radius);
    }

    fn fill(&self) {
        println!("Filling the circle with radius {}", self.radius);
    }
}

代码复用性和扩展性解释

1. 代码复用性：
   • 通过将Fillable作为Shape的supertrait，所有实现Shape的结构体（如Rectangle和Circle）自动继承了Fillable的功能。这避免了在每个具体图形结构体中重复实现填充操作的代码，提高了代码复用性。例如，Rectangle和Circle都不需要单独定义fill方法的框架，直接按照Fillable的要求实现具体逻辑即可。
2. 扩展性：
   • 当需要添加新的图形类型时，只要让新图形结构体实现Shape trait，就自动拥有了基本图形操作（draw）和填充操作（fill）的能力。例如，如果要添加一个Triangle结构体，只需要实现Shape trait，代码如下：

struct Triangle {
    base: u32,
    height: u32,
}

impl Shape for Triangle {
    fn draw(&self) {
        println!("Drawing a triangle with base {} and height {}", self.base, self.height);
    }

    fn fill(&self) {
        println!("Filling the triangle with base {} and height {}", self.base, self.height);
    }
}

• 这种设计方式使得代码结构清晰，新功能的添加对原有代码的影响较小，易于扩展整个图形绘制库的功能。