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rust-type-driven-design

Guides type-driven design in Rust. Use when encoding invariants in types, applying newtype pattern, implementing type state machines, using PhantomData, or making invalid states unrepresentable.

한국어 요약은 준비 중입니다. 원문 설명을 표시하고 있습니다.

설치 방법 보기

포함된 파일(1)

  • SKILL.md3.2 KB

SKILL.md(원문)

설치하기 전에 에이전트에게 전달되는 지시 내용을 확인할 수 있습니다.

Type-Driven Design

Layer 1: Language Mechanics

Core Question

How can the type system prevent invalid states?

Before reaching for runtime checks:

  • Can the compiler catch this error?
  • Can invalid states be unrepresentable?
  • Can the type encode the invariant?

Thinking Prompt

Before adding runtime validation:

  1. Can the type encode the constraint?

    • Numeric range → bounded types or newtypes
    • Valid states → type state pattern
    • Semantic meaning → newtype
  2. When is validation possible?

    • At construction → validated newtype
    • At state transition → type state
    • Only at runtime → Result with clear error
  3. Who needs to know the invariant?

    • Compiler → type-level encoding
    • API users → clear type signatures
    • Runtime only → documentation

Pattern Quick Reference

PatternPurposeExample
NewtypeType safetystruct UserId(u64);
Type StateState machineConnection<Connected>
PhantomDataVariance/lifetimePhantomData<&'a T>
Marker TraitCapability flagtrait Validated {}
BuilderGradual constructionBuilder::new().name("x").build()
Sealed TraitPrevent external implmod private { pub trait Sealed {} }

Pattern Examples

Newtype — validated domain value

struct Email(String);  // Not just any string

impl Email {
    pub fn new(s: &str) -> Result<Self, ValidationError> {
        // Validate once, trust forever
        validate_email(s)?;
        Ok(Self(s.to_string()))
    }
}

Type State — compile-time state machine

struct Connection<State>(TcpStream, PhantomData<State>);

struct Disconnected;
struct Connected;
struct Authenticated;

impl Connection<Disconnected> {
    fn connect(self) -> Connection<Connected> { todo!() }
}

impl Connection<Connected> {
    fn authenticate(self) -> Connection<Authenticated> { todo!() }
}
// compile error if you call authenticate() on Disconnected

Decision Guide

NeedPattern
Type safety for primitivesNewtype
Compile-time state validationType State
Lifetime/variance markersPhantomData
Capability flagsMarker Trait
Gradual constructionBuilder
Closed set of implsSealed Trait

Anti-Patterns

Anti-PatternWhy BadBetter
Boolean flags for statesRuntime errorsType state
String for semantic typesNo type safetyNewtype
Option for uninitializedUnclear invariantBuilder
Public fields with invariantsInvariant violationPrivate + validated new()

Related Skills

  • zero-cost-abstractions — trait design for newtypes
  • error-handling — validation errors in constructors
  • anti-patterns — primitive obsession and boolean blindness

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