面试题：Rust异步网络编程中Future的理解与应用

Question

在Rust异步网络编程里，Future是一个核心概念。请解释一下Future trait的作用是什么，并且举例说明如何创建一个简单的Future，以及在异步函数中如何使用它来处理网络相关的操作，比如一个简单的TCP连接建立？

Answer 1

Future trait的作用

在Rust异步编程中，Future trait是用于表示一个异步计算的抽象。它代表一个可能尚未完成的计算，并且可以在将来的某个时间点产生一个值（或错误）。Future trait定义了poll方法，该方法由Executor调用，用于尝试推进异步计算。

创建一个简单的Future

use std::future::Future;
use std::pin::Pin;
use std::task::{Context, Poll};

struct MyFuture {
    completed: bool,
}

impl Future for MyFuture {
    type Output = i32;

    fn poll(self: Pin<&mut Self>, _cx: &mut Context<'_>) -> Poll<i32> {
        if self.completed {
            Poll::Ready(42)
        } else {
            Poll::Pending
        }
    }
}

可以这样使用它：

async fn use_my_future() {
    let future = MyFuture { completed: true };
    let result = future.await;
    println!("Result: {}", result);
}

在异步函数中使用Future处理TCP连接建立

首先需要引入tokio库，它是Rust中常用的异步运行时。

use tokio::net::TcpStream;

async fn connect_to_server() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {
    let stream = TcpStream::connect("127.0.0.1:8080").await?;
    println!("Connected to server!");
    Ok(())
}

在上述代码中，TcpStream::connect返回一个Future，通过.await关键字，异步函数会暂停执行，直到这个Future完成（即连接建立成功或失败），然后继续执行后续代码。