五、结构体与枚举

鱼儿不吐泡
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五、结构体与枚举

1. 结构体

1.1 结构体定义

1.1.1 一般结构体

  • 在 Rust 中，使用 struct 关键字来定义结构体

    • 使用 . 运算符来访问属性，与 JavaScript 访问对象属性的方式相同

    • 与 C/C++, Go 等编程语言中的结构体类似

      • 使用方式也与这些语言类似，但有一些自己的特性

    • 个人认为：结构体的作用类似于 Typescript 中的 type 的作用，是为了自定义一个数据类型

  • 示例代码

    // 定义了一个结构体
pub struct Student {
  age: u16,
  name: String,
  class_number: u8,
  student_number: String,
}

// 创建了一个结构体变量
pub fn create_student(name: String, age: u16) -> Student {
  return Student {
    age: age,
    name: name,
    class_number: 12,
    student_number: get_student_number()
  };
}

fn get_student_number() -> String {
  return String::from("abc");
}

    在 Rust 中，不能为结构体指定某一个属性可变，要想修改某个结构体变量的属性，必须将这个结构体变量定义为可变变量

  • 结构体变量初始化

    • 属性简写

      • 类似于 JavaScript ES6 的属性简写

      • 示例代码

        // 上述的 create_student 函数可以简写成下面的形式
pub fn create_student(name: String, age: u16) -> Student {
  return Student {
    age,
    name,
    class_number: 12,
    student_number: get_student_number()
  };
}

    • 剩余赋值

      • 注意：这里的剩余赋值与 JavaScript ES6 里的解构赋值不同！

      • 这里的剩余赋值，仅仅指定了剩余未显式设置值的字段的赋值，而 JavaScript ES6 里的解构赋值会覆盖掉解构之前的值

      • 示例代码

        // 续上一个示例

fn main() {
    let jelly = create_student(String::from("Jelly"), 15);
    let cherry = Student {
        name: String::from("Cherry"),
        student_number: get_student_number(),
      // cherry 的 class_number 和 age 没有手动设定，但是会通过这个剩余赋值，来将 cherry 的这两个属性设置为与 jelly 的这两个属性相同的值
      // 注意：如果剩余赋值中包含了非基本数据类型的值，会发生值的 `移动`，原结构体变量的对应属性将不可访问
        ..jelly // 注意：这里的结尾是没有逗号的
    };

    println!("cherry.age = {}, cherry.class_number = {}", cherry.age, cherry.class_number);
    // 打印结果：cherry.age = 15, cherry.class_number = 12
}

1.1.2 元组结构体

  • 有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

  • 注意 ：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

  • 示例代码

    struct Color(u8, u8, u8);
struct Point(u8, u8, u8);
// 注意：即便 Point 和 Color 有着同样的字段类型，但它们仍然属于不同的结构体类型，且互相是不兼容的

let red = Color(255, 0, 0);
let center = Point(0, 0, 0);

1.1.3 类单元结构体

  • 类单元结构体 (unit-like struts)：一个没有任何字段的结构体，类似于 ()，即 unit 类型

  • 常见的使用场景：

    • 想要在某个类型上实现 trait 但不需要在类型中存储数据

  • 示例代码

    struct UnitStruct;

1.2 结构体方法

1.2.1 背景

我们可以通过定义一个结构体来作为自定义类型，结构体中包含一系列属性的类型定义。但是，如果我想以 OOP 的方式，为这个结构体类型添加方法怎么办呢？Rust 为结构体提供了一种特殊的特性，用来实现属于结构体的方法：

// 来自官方教程的一个示例
// src/main.rs
#[derive(Debug)]
struct Rectangle {
    width: u32,
    height: u32,
}

impl Rectangle {
    fn area(&self) -> u32 {
        self.width * self.height
    }
}

fn main() {
    let rect1 = Rectangle { width: 30, height: 50 };

    println!(
        "The area of the rectangle is {} square pixels.",
        rect1.area()
    );
}

通过这种方式，就为结构体 Rectangle 添加了一个 area 方法。

  • 个人理解：通过这样的方式，就相当于把 OOP 概念里的属性和方法放到了不同的位置去定义。
    • 属性定义在了 struct 里，方法定义在了 impl 里

1.2.2 特性

  • 关联函数

    • 在 impl 块中定义的 不 以 self 作为参数的函数
    • 经常被用作返回一个对应结构体新实例的 构造函数
    • 比如：String::from, String::new 等，以后会接触到更多

  • 每个结构体都允许拥有多个 impl 块，下面是一个官方教程里的示例，续接上一个代码片段

    // 来自官方教程的一个示例
// 续上一个示例
// src/main.rs

impl Rectangle {
    fn area(&self) -> u32 {
        self.width * self.height
    }
}

impl Rectangle {
    fn can_hold(&self, other: &Rectangle) -> bool {
        self.width > other.width && self.height > other.height
    }
}

2. 枚举

  • 枚举类型也是用于定义自定义类型的一种方式
  • 查阅资料后发现，Rust 的枚举类型和 Java, C/C++, Typescript 等编程语言的枚举类型完全不同

2.1 枚举定义

  • 基本方式

    // 用这种方式定义出来的枚举，每一个枚举属性都是没有值的
enum Gender {
    boy,
    girl,
}

  • 带类型的方式

    // 有人习惯于用 1 代表男性，2 代表女性，这时就可以用这种类型定义
enum Gender {
    boy(u8),
    girl(u8),
}

// 官方教程里提供的一个示例
enum Message {
    Quit,
    Move { x: i32, y: i32 },
    Write(String),
    ChangeColor(i32, i32, i32),
}

  • 用途

    • 配合 match 语句
    • 配合 if..let 语句

2.2 枚举方法

  • 注意：这是与其他语言中的枚举区别最大的地方

  • 对于一个枚举，可以像结构体那样，通过 impl 来定义方法

  • 示例代码

    // 来自官方教程的一个示例
// 官方教程里提供的一个示例
enum Message {
    Quit,
    Move { x: i32, y: i32 },
    Write(String),
    ChangeColor(i32, i32, i32),
}

impl Message {
    fn call(&self) {
        // 在这里定义方法体
        println!("called");
    }
}

fn main() {

    let msg = Message::Write(String::from("hello"));
    msg.call(); // msg 将被作为 call 方法中 &self 的值
}

2.3 Option 枚举

  • 作用：用于编码存在或不存在的值

  • 为了拥有一个可能为空的值，你必须要显式的将其放入对应类型的 Option 中

  • Option 枚举提供了两个值：

    • Some(a: T)
    • None
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