30 天拿下 Rust 之结构体

概述

在 Rust 语言中，结构体是一种用户自定义的数据类型，它允许你将多个相关的值组合成一个单一的类型。结构体是一种复合数据类型，可以用来封装多个不同类型的字段，这些字段可以是基本数据类型、其他结构体、枚举类型等。通过使用结构体，你可以创建更复杂的数据结构，并定义它们的行为。

结构体的定义

在 Rust 中，可以使用 struct 关键字来定义结构体。结构体的基本形式如下。

struct StructName {    field1: FieldType1,    field2: FieldType2,    // 更多字段}

注意：与 C/C++不同，Rust 里的 struct 语句仅用来定义，不能声明实例；struct 的结尾不需要分号，且每个字段定义之后用逗号进行分隔。

在下面的示例代码中，我们定义了一个结构体 Person。它有两个字段，一个字段为 name，字符串类型，另一个字段为 age，32 位整型。

struct Person {    name: String,    age: i32,}

结构体的使用

要使用结构体，我们需要先创建结构体的实例（即对象）。创建方法为：使用结构体名称并跟上大括号{}，在大括号中指定每个字段的值。具体可参考下面的示例代码。

let person = Person{name: String::from("Mike"), age: 16};

如果我们想要赋值的变量名称与结构体中的字段名称完全相同，则可以省略字段名称。否则，编译时会提示错误信息：unknown field。

struct Person {    name: String,    age: i32,}
fn main() {    let name = String::from("Mike");    let age = 16;    let person = Person{name, age};
    let name2 = String::from("Jack");    // name2与结构体中的name不相同，会提示编译错误：unknown field    let person2 = Person{name2, age};}

创建好结构体的实例后，我们可以通过点号.来访问结构体字段。

println!("{}: {}", person.name, person.age);

结构体的字段可以是可变的，也可以是不可变的。默认情况下，结构体的字段不可变。如果需要修改结构体的字段，需要使用 mut 关键字让其成为可变。

struct Point {    x: i32,    y: i32,}
fn main() {    let p = Point { x: 100, y: 200 };    // 编译报错：cannot assign    p.x = 15;        // 使用mut关键字后，可修改结构体的字段    let mut p2 = Point { x: 100, y: 200 };    p2.x = 15;}

结构体绑定方法

在 Rust 中，结构体可以绑定方法。这些方法与结构体紧密关联，允许你以面向对象的方式操作结构体的实例。方法定义在 impl 块中，该块指定了方法所属的类型。我们结合下面的示例代码，来进一步说明结构体如何绑定方法，以及如何使用这些方法。

struct Rectangle {    width: u32,    height: u32,}
impl Rectangle {    fn new(width: u32, height: u32) -> Self {        Self { width, height }    }      fn area(&self) -> u32 {        self.width * self.height    }
    fn print_basic_info() {        println!("This is a rectangle");    }}
fn main() {    Rectangle::print_basic_info();    let rect = Rectangle::new(66, 10);    let area = rect.area();    println!("Area: {}", area);}

在上面的示例代码中，我们为 Rectangle 结构体定义了三个方法。

new：这是一个静态方法，用于创建并返回一个新的 Rectangle 实例，对应 C++、Java 等面向对象编程语言中的构造函数。它使用了 Self 关键字来指代结构体自身，这是一种在 Rust 中引用当前实现类型的方式。

area：这个方法是一个实例方法，用于计算并返回矩形的面积。它接受一个指向 Rectangle 实例的不可变引用 &self 作为参数，这样它就可以访问实例的字段了。

print_basic_info：这个方法也是一个静态方法，用于打印矩形的基本信息。

在 main 函数中，我们通过构造函数创建了一个 Rectangle 的实例，并调用了它的 area 方法来计算面积。注意：方法的第一个参数通常是一个指向结构体实例的引用（&self、&mut self），这允许方法访问和修改结构体实例的字段。在这个例子中，我们使用的是不可变引用 &self，因为我们只读取字段的值而不修改它们。如果我们需要修改字段，我们会使用可变引用 &mut self。

总结一下：绑定到结构体的方法提供了一种面向对象的方式来操作数据，即使 Rust 是一种基于函数的编程语言，而不是传统的面向对象语言。

结构体更新语法

在 Rust 中，如果你想从一个现有的结构体实例创建另一个新的实例，并在此过程中更新某些字段的值，你可以使用结构体的更新语法。这种语法使用..运算符（也称为点运算符或展开运算符），允许你复制一个现有的结构体实例，并仅更改你需要修改的字段。

struct Person {    name: String,    age: u32,    city: String,}
fn main() {    let person1 = Person {        name: String::from("Tank"),        age: 23,        city: String::from("London"),    };
    let person2: Person = Person {        name: String::from("Mike"),        ..person1    };
    println!("name: {0}, age: {1}, city: {2}", person2.name, person2.age, person2.city);}

在上面的示例代码中，person1 是一个 Person 类型的实例。我们想要创建一个新的 Person 实例 person2，它的 age 和 city 字段与 person1 相同，但 name 字段需要更新为"Mike"。通过使用..运算符，我们就不需要手动复制 age 和 city 字段的值，而只需要指定要更新的 name 字段。