rust 中的结构体

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：

struct User {
    username: String,
    email: String,
    active: bool
}

复制

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：

struct Color(i32, i32, i32);

复制

• 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

let user1 = User {
    email: String::from("[email protected]"),
    username: String:from("Amy"),
    active: true
};

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

复制

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：

let mut user1 = User {
    email: String::from("[email protected]"),
    username: String:from("Amy"),
    active: false
};


user1.active = true;

复制

• 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

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

复制

2. 来自其他实例的字段

let user2 = User {
    email: String::from("[email protected]"),
    username: String::from("Tom"),
    ..user1
}

复制

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

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()
    );
}

复制

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：

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

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

复制

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。