【Rust】Rust学习 第五章使用结构体组织相关联的数据

news2024/12/25 12:36:07

5.1 定义结构体并实例化结构体

定义结构体，需要使用 struct 关键字并为整个结构体提供一个名字。结构体的名字需要描述它所组合的数据的意义。接着，在大括号中，定义每一部分数据的名字和类型，我们称为 字段（field）。

struct User {
    username: String,
    email: String,
    sign_in_count: u64,
    active: bool,             // 最后多了一个,
}

实例化（不可变变量）

fn main() {

// 定义结构体
struct User {
    username: String,
    email: String,
    sign_in_count: u64,
    active: bool,
}

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

可变变量

fn main() {
struct User {
    username: String,
    email: String,
    sign_in_count: u64,
    active: bool,
}

// 可变变量，字段都可以修改
let mut user1 = User {
    email: String::from("someone@example.com"),
    username: String::from("someusername123"),
    active: true,
    sign_in_count: 1,
};

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

字段初始化简写语法

fn main() {
struct User {
    username: String,
    email: String,
    sign_in_count: u64,
    active: bool,
}

// 字段初始化简写语法
fn build_user(email: String, username: String) -> User {
    User {
        email,
        username,
        active: true,
        sign_in_count: 1,
    }
}
}

通过已经存着的变量初始化新变量

fn main() {
struct User {
    username: String,
    email: String,
    sign_in_count: u64,
    active: bool,
}

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

let user2 = User {
    email: String::from("another@example.com"),
    username: String::from("anotherusername567"),
    active: user1.active,                           // 通过user1初始化
    sign_in_count: user1.sign_in_count,             // 通过user1初始化
};
}

简化

fn main() {
struct User {
    username: String,
    email: String,
    sign_in_count: u64,
    active: bool,
}

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

let user2 = User {
    email: String::from("another@example.com"),
    username: String::from("anotherusername567"),
    ..user1                               // 其余的值都通过user1创建
};
}

也可以定义与元组（在第三章讨论过）类似的结构体，称为 元组结构体（tuple structs）。元组结构体有着结构体名称提供的含义，但没有具体的字段名，只有字段的类型。当你想给整个元组取一个名字，并使元组成为与其他元组不同的类型时，元组结构体是很有用的，这时像常规结构体那样为每个字段命名就显得多余和形式化了。

要定义元组结构体，以 struct 关键字和结构体名开头并后跟元组中的类型。

fn main() {
struct Color(i32, i32, i32);
struct Point(i32, i32, i32);

let black = Color(0, 0, 0);
let origin = Point(0, 0, 0);
}

注意 black 和 origin 值的类型不同，因为它们是不同的元组结构体的实例。你定义的每一个结构体有其自己的类型，即使结构体中的字段有着相同的类型。

也可以定义一个没有任何字段的结构体！它们被称为 类单元结构体（unit-like structs）因为它们类似于 ()，即 unit 类型。类单元结构体常常在你想要在某个类型上实现 trait 但不需要在类型中存储数据的时候发挥作用。（后面章节介绍）

5.2 一个结构体的示例程序

使用 Cargo 新建一个叫做 rectangles 的二进制程序，它获取以像素为单位的长方形的宽度和高度，并计算出长方形的面积。

直接思维：

fn main() {
    let width = 32;
    let heigth = 25;
    println!("The area of the rectangle is {} square pixels.", area(width, heigth));

}

fn area(width : u32, heigth : u32) -> u32 {
    width * heigth
}

抽象成结构体：

struct Rectangle {
    width : u32,
    height : u32,
}


fn main() {
    let rectangle = Rectangle{ width : 30, height : 50};              // 这里width和height都必须写着
    println!("The area of the rectangle is {} square pixels.", area(&rectangle));

}

fn area(rectangle :&Rectangle) -> u32 {
    rectangle.height * rectangle.width
}

通过派生 trait 增加实用功能

一个很实用的功能，一步步来实现，直接println!打印看看

加上这些试试

接着加

5.3方法语法

 方法 与函数类似：它们使用 fn 关键字和名称声明，可以拥有参数和返回值，同时包含在某处调用该方法时会执行的代码。不过方法与函数是不同的，因为它们在结构体的上下文中被定义（或者是枚举或 trait 对象的上下文，将分别在第六章和第十七章讲解），并且它们第一个参数总是 self，它代表调用该方法的结构体实例。

成员函数？

将上述案例中的函数用方法重写

#[derive(Debug)]
struct Rectangle {
    width : u32,
    height : u32,
}
impl Rectangle {
    fn area(&self) -> u32 {
        self.height * self.width
    }
}


fn main() {
    let rectangle = Rectangle{ width : 30, height : 50};              // 这里width和height都必须写着
    // println!("The area of the rectangle is {} square pixels.", area(&rectangle));
    println!("rectangle is {}", rectangle.area());

}

为了使函数定义于 Rectangle 的上下文中，我们开始了一个 impl 块（impl 是 implementation 的缩写）。接着将 area 函数移动到 impl 大括号中，并将签名中的第一个（在这里也是唯一一个）参数和函数体中其他地方的对应参数改成 self。然后在 main 中将我们先前调用 area 方法并传递 rect1 作为参数的地方，改成使用 方法语法（method syntax）在 Rectangle 实例上调用 area 方法。方法语法获取一个实例并加上一个点号，后跟方法名、圆括号以及任何参数。

在 area 的签名中，使用 &self 来替代 rectangle: &Rectangle，因为该方法位于 impl Rectangle 上下文中所以 Rust 知道 self 的类型是 Rectangle。注意仍然需要在 self 前面加上 &，就像 &Rectangle 一样。方法可以选择获取 self 的所有权，或者像我们这里一样不可变地借用 self，或者可变地借用 self，就跟其他参数一样。

这里选择 &self 的理由跟在函数版本中使用 &Rectangle 是相同的：我们并不想获取所有权，只希望能够读取结构体中的数据，而不是写入。如果想要在方法中改变调用方法的实例，需要将第一个参数改为 &mut self。通过仅仅使用 self 作为第一个参数来使方法获取实例的所有权是很少见的；这种技术通常用在当方法将 self 转换成别的实例的时候，这时我们想要防止调用者在转换之后使用原始的实例。

带有更多参数的方法

同其它语言

关联函数

impl 块的另一个有用的功能是：允许在 impl 块中定义 不 以 self 作为参数的函数。这被称为 关联函数（associated functions），因为它们与结构体相关联。它们仍是函数而不是方法，因为它们并不作用于一个结构体的实例。已经使用过 String::from 关联函数了。

静态函数？

#![allow(unused_variables)]
fn main() {
#[derive(Debug)]
struct Rectangle {
    width: u32,
    height: u32,
}

impl Rectangle {
    // 关联函数
    fn square(size: u32) -> Rectangle {
        Rectangle { width: size, height: size }
    }
}
}

使用结构体名和 :: 语法来调用这个关联函数：比如 let sq = Rectangle::square(3);。这个方法位于结构体的命名空间中：:: 语法用于关联函数和模块创建的命名空间。第七章会讲到模块。

多个 impl 块

总结

结构体让你可以创建出在你的领域中有意义的自定义类型。通过结构体，我们可以将相关联的数据片段联系起来并命名它们，这样可以使得代码更加清晰。方法允许为结构体实例指定行为，而关联函数将特定功能置于结构体的命名空间中并且无需一个实例。

参考：使用结构体来组织相关联的数据 - Rust 程序设计语言 简体中文版 (bootcss.com)

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