Rust 从 0 到 1- 结构体 - 一个例子

为了理解在什么场景下使用结构体，下面将编写一个计算矩形面积的程序，从使用单独的变量开始，接着使用结构体对程序进行重构。

使用 Cargo 新建一个叫做 rectangles 的项目。它使用以像素为单位的宽度和高度进行矩形面积的计算。我们先来看看使用单独的变量的例子：

fn main() {    let width1 = 30;    let height1 = 50;    println!(        "The area of the rectangle is {} square pixels.",        area(width1, height1)    );}
fn area(width: u32, height: u32) -> u32 {    width * height}

虽然上面的例子可以运行，调用 area 函数并传入宽度和高度参数来计算出矩形的面积。其中宽度和高度是相关联的，因为一个矩形必然有这两个属性。同时函数 fn area(width: u32, height: u32) -> u32 的含义应该是计算矩形的面积，不是计算宽度和高度的乘积。因此将宽度和高度组合在一起将更易懂也更易处理。 元组类型似乎可以做到这一点，下面我们先使用元组对代码进行重构。

使用元组重构

使用元组对代码进行重构：

fn main() {    let rect1 = (30, 50);    println!(        "The area of the rectangle is {} square pixels.",        area(rect1)    );}
fn area(dimensions: (u32, u32)) -> u32 {    dimensions.0 * dimensions.1}

一方面元组帮助我们增加了一些结构性，并且现在只需传入一个参数；另一方面，元组并没有给出元素的名称，所以计算部分的代码不是那么易读易懂，在计算面积时将宽度和高度弄混倒没关系，但是，如果要在屏幕上绘制矩形，宽度和高度搞错了，绘制出来的图形是完全不一样的！因此，我们必须要知道并记住 width 的元组索引是 0，height 的元组索引是 1。如果别人要使用这些代码，我想他们可能需要注释的帮助，并在使用时牢记索引的含义，一点也不友好。下面我们再来试试结构体。

使用结构体重构

可以使用结构体为数据命名来，这样数据看起来就有含义了，而不仅仅是个数字：

struct Rectangle {  width: u32,  height: u32}
fn main() {      let rect1 = Rectangle {      width: 30,      height: 50  };  println!(      "The area of the rectangle is {} square pixels.",      area(&rect1)  );}
fn area(rectangle: &Rectangle) -> u32 {  rectangle.width * rectangle.height}

上面的例子中定义了一个结构体类型 Rectangle，并且在 area 函数中使用 Rectangle 的 width 和 height 字段计算 Rectangle 的面积，清晰明了（不需要再记住 0 和 1 的含义）。另外，我们使用了结构体的引用而不是获取它的所有权，这样 main 函数就可以保持 rect1 的所有权并继续使用它。

通过 trait 增加功能

我们在调试程序时可能会想打印出 Rectangle 实例来查看其字段的值，但是 println! 宏无法直接打印 Rectangle 类型，println! 宏能处理很多类型的格式，不过需要类型实现了 Display （std::fmt::Display），目前为止见过的基本类型都默认实现了 Display，不过对于结构体，由于其是用户自定义的类型，输出的格式是不明确的，所以结构体并没有提供一个 Display 实现。Rust 为我们提供了很多可以通过 derive 注解来使用的 trait，他们可以为我们的自定义类型增加实用的功能，在这先给出使用 derive 的例子，后面详细介绍 trait 用法：

#[derive(Debug)]      //增加 derive 注解struct Rectangle {  width: u32,  height: u32}
fn main() {      let rect1 = Rectangle {      width: 30,      height: 50  };  println!(      "The area of the rectangle is {} square pixels.",      area(&rect1)  );}
fn area(rectangle: &Rectangle) -> u32 {  println!("rectangle is {:?}", rectangle);  //将 {} 替换为 {:?}  rectangle.width * rectangle.height}

area 函数是比较特殊的，它只计算矩形的面积。那么如果这个行为与 Rectangle 结构体再结合得更紧密一些就更好了，就像 Java 中类的方法，因为它不能用于其他类型。那么在 Rust 中应该怎么做呢，下一个章节将进行介绍。