rust 中的结构体

2022-06-27 17:09:28 浏览数 (1)

1. 引言

此前的文章中,我们已经较为详细的介绍了 Rust 的基本语法:

在许多语言中,我们都早就接触过结构体这种复合数据类型,在面向对象的语言中,类的概念与之非常类似,在 rust 语言中,结构体同样是一种实用且强大的数据类型,那么,在 rust 语言中,结构体这种数据类型要如何定义和使用呢?

2. 结构体的定义

在 rust 中,元组、数组、结构体都是数据的复合结构,他们的不同之处在于:

  1. 数组:每个元素必须拥有相同的数据类型;
  2. 元组:每个元素拥有各自的类型;
  3. 结构体:每个元素拥有各自的类型,且每个元素都需要被命名。

下面是一个典型的结构体的定义:

代码语言:javascript复制
struct User {
    username: String,
    email: String,
    active: bool
}

看起来除了字段命名和类型依据着 rust 独特的语言格式外,其他的方面和其他语言的结构体定义并没有很大的不同。

rust 也允许声明不为任何字段命名的结构体,这样的结构体被称为“元组结构体”,相当于有命名的元组:

代码语言:javascript复制
struct Color(i32, i32, i32);
  • 需要注意的是,此处定义使用了 String 类型,而不是 &str 类型,由于 rust 独特的生命周期问题,会造成使用 &str 类型会产生一些麻烦,后续章节将会进一步介绍。

3. 结构体的使用

3.1 示例

代码语言:javascript复制
let user1 = User {
    email: String::from("amy@gmail.com"),
    username: String:from("Amy"),
    active: true
};

println!("{}'s email is {}", user1.username, user1.email);

这是一个典型的结构体的使用。

3.2 可变性

如果我们想要修改结构体变量的某个字段,那就必须将结构体变量声明为可变的 mut

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let mut user1 = User {
    email: String::from("amy@gmail.com"),
    username: String:from("Amy"),
    active: false
};


user1.active = true;
  • 需要注意的是,rust 不支持单独声明某些字段可变,一旦实例被声明为可变,那么就意味着整个结构体中的任何一个字段均是可变的。

3.3 用语法糖简化结构体使用

1. 变量名与字段名同名时的简化

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

2. 来自其他实例的字段

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let user2 = User {
    email: String::from("tom@gmail.com"),
    username: String::from("Tom"),
    ..user1
}

这里语法 ..user1 表示其余字段均来自于 user1 实例。

4. 方法

在面向对象的语言中,对象除了拥有自己的属性外,往往还要拥有许许多多的行为,这些行为一般被定义为类的 method,也就是方法。

即使是在 C 语言这样的非面向对象的语言中,也可以通过函数指针的方式为结构体添加行为,在 rust 中,同样支持为结构体添加方法。

4.1 定义方法

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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()
    );
}

在上述代码中,struct 关键字定义了一个结构体 Rectangle,然后通过 impl 将若干方法与结构体绑定,通过实例的 . 操作符,我们就可以实现方法的调用。

在 impl 块中,我们可以使用 Self 作为原类型的别名。

而针对一个结构体,impl 块并非只能有一个,一个结构体可以拥有很多 impl 块,你甚至可以为每一个方法或是关联函数创建一个单独的 impl 块。

4.2 关联函数

而在impl中定义的不需要传递 &self 参数的函数被称为”关联函数“,非常类似于 java 语言中的 static 方法,例如:

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

fn main() {
   let rectangle = Rectangle::square(4);
}

如上示例中所写的,结构体的关联函数需要通过结构体类型名与 :: 符号来进行调用。

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