一、Rust 结构体概述
（一）结构体的定义与实例化
在 Rust 中，使用 struct 关键字来定义结构体。
结构体包括：结构体名字和结构体内的数据名字及类型，这些被称为字段：
struct User {
active: bool,
username: String,
email: String,
sign_in_count: u64,
}
创建结构体实例，需要以结构体的名字开头，接着在大括号中使用 key: value 键值对的形式提供字段的值。
实例中字段的顺序不需要和结构体中声明的顺序一致。
let user = User {
active: true,
username: String::from("suntiger"),
email: String::from("suntiger@example.com"),
sign_in_count: 1,
};
（二）结构体的可变性与所有权
在 Rust 中，结构体的可变性规则是默认不可变的。
如果要修改结构体的字段，需要将结构体声明为可变的，使用 mut 关键字。
一旦结构体实例是可变的，那么实例中所有的字段都是可变的。
结构体必须掌握字段值所有权，因为结构体失效的时候会释放所有字段。
比如，如果结构体中有字符串类型的字段，通常使用 String 而不是 &str，以确保结构体拥有对字符串数据的所有权。
（三）结构体的三种类型
- 单元结构体：没有任何字段的结构体，被称为类单元结构体。它常常在需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。
struct OneUnit;
- 元组结构体：有结构体名称，但没有具体的字段名，只有字段的类型。当需要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，元组结构体很有用。
struct Bounds(usize, usize);
let image_bounds = Bounds(1024, 768);
assert_eq!(image_bounds.0 * image_bounds.1, 786432);
- 具名结构体：最常见的结构体类型，每个字段都有具体的名称和类型。这种结构体使得数据的访问和操作更加清晰和方便。
struct GrayscaleMap {
pixels: Vec,
size: (usize, usize)
}
二、Rust 结构体的关键特性
（一）泛型结构体
泛型结构体使代码更加通用和可复用。
通过使用泛型参数，我们可以创建具有通用类型的结构体，提高代码的可复用性。
struct Pair<T, U> {
first: T,
second: U,
}
这里，Pair是一个泛型结构体，它有两个泛型参数T和U，分别代表结构体中的第一个字段和第二个字段的类型。
我们还可以对泛型参数进行约束，以限制可接受的类型。比如：
trait Printable {
fn print(&self);
}
impl Printable for i32 {
fn print(&self) {
println!("Value: {}", *self);
}
}
impl Printable for String {
fn print(&self) {
println!("Value: {}", *self);
}
}
struct Pair<T: Printable, U: Printable> {
first: T,
second: U,
}
在这个例子中，我们对泛型参数T和U进行了约束，它们必须实现Printable trait。
这样，就可以在代码中调用Pair结构体实例的print方法，并打印值。
（二）生命周期结构体
在 Rust 中，结构体中引用的生命周期是一个重要的概念。
如果结构体的成员变量是一个外部对象的借用，那么必须标识这个借用对象的生命周期。
struct Piece<'a> {
slice: &'a [u8],
}
这里，'a表示vec的生命周期，下面的例子调用，vec的生命周期至少应该大于等于piece的生命周期。
fn test() {
let vec = Vec::<u8>::new();
let piece = Piece {
slice: vec.as_slice()
};
}
如果有两个不同的成员，分别持有外部对象的借用，那么他们应该使用一个生命周期标识还是两个呢？
struct Piece<'a> {
slice_1: &'a [u8],
slice_2: &'a [u8],
}
这里，'a只是表示slice_1和slice_2所借用的对象的存活范围在一个相同的作用域内，而不是说slice_1和slice_2所借用的对象必须是同一个。
（三）关联常量
在 Rust 中，结构体可以有关联常量。
关联常量是与类型本身相关联的常量，可以在结构体的定义中使用const关键字来定义。
struct Struct;
impl Struct {
const ID: u32 = 0;
}
fn main() {
println!("the ID of Struct is: {}", Struct::ID);
}
这里，ID是与Struct相关联的常量。关联常量可以在类型中提供一些固定的值，方便在代码中使用。
（四）用 impl 定义方法
在 Rust 中，可以使用impl为结构体定义方法。和关联函数。
关联函数是与结构体相关联的函数，但不操作结构体的数据，也就不用接收&self作为参数，类似于其他语言的静态方法。
关联函数的调用使用双冒号::。
struct Point {
x: u32,
y: u32,
}
impl Point {
// 构造方法
fn new(x: u32, y: u32) -> Point {
Point { x, y }
}
}
fn main() {
let p = Point::new(10, 10);
println!("{:?}", p);
}
方法是在impl块中定义的与结构体实例相关联的函数，可以接收&self、&mut self或self作为参数，用于操作结构体的数据。
struct Point {
x: u32,
y: u32,
}
impl Point {
// 类似于面向对象编程中对象的实例方法
// 该方法返回 Point 结构体的 x 坐标
fn get_x(&self) -> u32 {
self.x
}
// 修改结构体中的数据，需要使用可变引用 &mut
// 该方法修改 Point 结构体的 x 坐标
fn set_x(&mut self, x: u32) {
self.x = x;
}
}
三、Rust 结构体的应用场景
（一）数据封装与组织
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通过将相关的数据组合在一个结构体中，可以清晰地表达数据的含义和关系，提高代码的可读性。
例如，在一个图形绘制程序中，可以定义一个Rectangle结构体来表示矩形，包含width（宽度）和height（高度）两个字段。这样，在处理矩形相关的数据时，代码更加直观，易于理解。
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同时，结构体也有助于提高代码的可维护性。当需要修改数据的表示或处理方式时，只需要在结构体的定义和相关方法中进行修改，而不会影响到其他不相关的部分。
例如，如果要改变矩形的表示方式，从使用宽度和高度两个独立的字段，改为使用对角线的两个端点坐标，只需要在Rectangle结构体的定义和相关方法中进行修改，而不会影响到程序的其他部分。
（二）类型安全与抽象
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结构体可以提供强大的类型安全。
例如，可以定义一个UserId结构体和一个OrderId结构体，即使它们内部可能都是存储一个整数类型，但通过不同的结构体类型，可以确保在代码中不会混淆用户 ID 和订单 ID。
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通过自定义结构体类型，还可以实现抽象。
例如，可以定义一个Shape结构体，然后为不同的形状（如圆形、矩形、三角形等）实现这个结构体。这样，在处理不同形状的图形时，可以通过统一的接口（即Shape结构体的方法）进行操作，而无需关心具体的形状类型。这种抽象可以提高代码的可扩展性和可维护性。
（三）代码复用与扩展
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结构体可以促进代码复用。
例如，定义一个通用的Point结构体表示二维平面上的点，包含x和y两个字段。这个结构体可以在多个不同的项目或模块中复用，例如在图形绘制、地理信息系统等领域。
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通过扩展结构体，可以实现新的功能。
例如，可以使用泛型结构体来实现一个通用的容器类型，然后通过为特定类型实现特定的方法来扩展其功能。
