目录

1. 结构体定义和实例化

1.1 struct介绍

1.2 使用字段简写进行实例化

1.3 从其它对象实例化新结构体对象

1.4 使用无命名字段的struct类型

1.5 没有任何字段的structs结构体

1.6 结构体字段的值所有权

---

结构(struct)是一种自定义数据类型，可以将多个相关类型的值打包成一个有意义的命名组。在C/C++语言中等面向对象语言中，结构体像对象的数据属性描述。本章中，将对比元组（tuple）和结构体(struct)，演示结构体何时是应该使用的更好的数据组合方式。

学习如何定义和实例化struct结构体，讨论如何定义“关联函数”，特别是被称为“方法”的那种关联函数，以指定与结构体类型关联的行为。struct结构体和enum枚举(在第6章中讨论)是在程序中创建新类型的构建块，他们也充分利用了Rust的编译时类型检查机制。

1. 结构体定义和实例化

1.1 struct介绍

struct结构体类似元组，两者都包含多个相关联的数据值，且可以是不同数据类型的值。不同的是，struct可以对每一种值进行变量命名，这使得其使用更灵活，不必像元组那样依赖于内部元素的顺序和位置进行访问。

使用struct关键词如下定义struct结构体自定义数据类型：

struct User {
    active: bool,
    username: String,
    email: String,
    sign_in_count: u64,
}

中括号内部对各个数据类型元素进行命名的定义，被称作结构体的字段。 上述示例定义了一个“用户账号”相关的自定义数据结构。

结构体的实例化真正创建了一个结构体对象实例，实例化方法如下示例：

fn main() {
    let user1 = User {
        email: String::from("someone@example.com"),
        username: String::from("someusername123"),
        active: true,
        sign_in_count: 1,
    };
}

在花括号中，通过key:value的方式指定每一个字段的具体值。 字段的赋值，可以是任意顺序。key使用字段的命名

结构体实例的访问通过点号加字段名的方式，访问每一个字段的值。如果结构体实例可变，则可以直接通过这种方法进行赋值操作，示例如下：

fn main() {
    let mut user1 = User {
        email: String::from("someone@example.com"),
        username: String::from("someusername123"),
        active: true,
        sign_in_count: 1,
    };

    user1.email = String::from("anotheremail@example.com");
}

需要注意的是：只有整个结构体实例对象是可变时，才可以改变其字段的任一字段值。Rust不支持struct结构体中的部分字段是可变，部分不可变。

使用表达式（表达式有返回值），可以在函数中直接返回一个实例化的结构体对象，实例如下：

fn build_user(email: String, username: String) -> User {
    User {
        email: email,
        username: username,
        active: true,
        sign_in_count: 1,
    }
}

上述示例函数通过所有权传递，构造了一个新的User结构体对象，并返回。

1.2 使用字段简写进行实例化

当结构体中的字段比较多时，逐个初始化非常繁琐。有一种简写的实例化方法：结构体字段名和变量名一致时，可以直接只用key的形式进行该字段的初始化，如下示例：

fn build_user(email: String, username: String) -> User {
    User {
        email,
        username,
        active: true,
        sign_in_count: 1,
    }
}

1.3 从其它对象实例化新结构体对象

结构体对象的实例化支持一种被称作“结构体更新语法”的实例化方法，即利用一个已有的相同类型结构体对象，初始化一个新的结构体实例对象。

该语法，可以部分或全部继承已有对象的值，并更改部分字段值。如下示例：

fn main() {
    // --snip--

    let user2 = User {
        active: user1.active,
        username: user1.username,
        email: String::from("another@example.com"),
        sign_in_count: user1.sign_in_count,
    };
}

上述仍然是逐个字段赋值的方法，Rust通过使用..的语法来指定“剩余未初始化的字段继承给定的对象”。如下示例：

fn main() {
    // --snip--

    let user2 = User {
        email: String::from("another@example.com"),
        ..user1
    };
}

上述示例，创建了一个新的User对象，其email字段单独赋值，其余字段完全与user1对象相同。..user1的语法必须放在花括号的最后部分进行初始化。

1.4 使用无命名字段的struct类型

Rust也支持类似元组（Tuple）的不对字段进行命名的结构体类型，被称作“tuple structs（元组结构体）”。

元组结构体具有一个有意义的结构体命名，但是其各个元素字段无命名，只指定各个字段的数据类型。

如下示例：

struct Color(i32, i32, i32);
struct Point(i32, i32, i32);

fn main() {
    let black = Color(0, 0, 0);
    let origin = Point(0, 0, 0);
    println!("black tuple structs: {}, {}, {}", black.0, black.1, black.2);
}

只需要给出结构体类型名 和字段类型 。tuple structs中字段的访问采用如tuple一样的点号加索引访问。

1.5 没有任何字段的structs结构体

像空unit-（）一样，允许定义没有任何字段的结构体类型。

空的结构体类型，在为一些类型实现某个trait时非常有用，其内部不包含任何数据。

有关trait，将在第10章节给出。

示例如下：

struct AlwaysEqual;

fn main() {
    let subject = AlwaysEqual;
}

暂时称这种空的结构体类型为“unit struct”，定义unit struct时，使用struct关键词，加结构体类型命名和尾部分号，不需要大括号。

后面，我们将会实现该种结构体类型上的一些行为，使得AlwaysEqual类型的任何实例都能与任何其他类型的实例相等。

1.6 结构体字段的值所有权

前面的所有示例中，结构体对象实例都拥有对其内部各个字段值的所有权。在实际编程中，并非总能如此。拥有所有数据的所有权，其内部各字段数据的生命周期，就等同于结构体对象的生命周期了。

结构体也可以引用具有所有权对象拥有的数据，但这样做需要使用Rust的“生命周期”，这是Rust的一个特性。将在第10章中讨论。“生命周期”保证结构体对象引用的数据在结构体存在的时间内始终有效。如下示例是无法通过编译的，第10章将给出“生命周期”的使用来修改如下示例：

struct User {
    active: bool,
    username: &str,
    email: &str,
    sign_in_count: u64,
}

fn main() {
    let user1 = User {
        email: "someone@example.com",
        username: "someusername123",
        active: true,
        sign_in_count: 1,
    };
} 

cargo run
   Compiling structs v0.1.0 (file:///projects/structs)
error[E0106]: missing lifetime specifier
 --> src/main.rs:3:15
  |
3 |     username: &str,
  |               ^ expected named lifetime parameter
  |
help: consider introducing a named lifetime parameter
  |
1 ~ struct User<'a> {
2 |     active: bool,
3 ~     username: &'a str,
  |

error[E0106]: missing lifetime specifier
 --> src/main.rs:4:12
  |
4 |     email: &str,
  |            ^ expected named lifetime parameter
  |
help: consider introducing a named lifetime parameter
  |
1 ~ struct User<'a> {
2 |     active: bool,
3 |     username: &str,
4 ~     email: &'a str,
  |

For more information about this error, try `rustc --explain E0106`.
error: could not compile `structs` due to 2 previous errors

关于作者：

犇叔，浙江大学计算机科学与技术专业，研究生毕业，而立有余。先后在华为、阿里巴巴和字节跳动，从事技术研发工作，资深研发专家。主要研究领域包括虚拟化、分布式技术和存储系统（包括CPU与计算、GPU异构计算、分布式块存储、分布式数据库等领域）、高性能RDMA网络协议和数据中心应用、Linux内核等方向。

专业方向爱好：数学、科学技术应用

关注犇叔，期望为您带来更多科研领域的知识和产业应用。

内容坚持原创，坚持干货有料。坚持长期创作，关注犇叔不迷路