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參考：
https://rustcc.gitbooks.io/rustprimer/content/ 《RustPrimer》
https://kaisery.github.io/trpl-zh-cn/ 《Rust程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言-簡(jiǎn)體中文版》
4.1 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
4.1.1 元祖
元祖表示一個(gè)大小浴井、類型固定的有序數(shù)據(jù)組。
let y = (2, "hello world");
let x: (i32, &str) = (3, "world hello");
// 然后呢匙监，你能用很簡(jiǎn)單的方式去訪問(wèn)他們：
// 用 let 表達(dá)式
let (w, z) = y; // w=2, z="hello world"
// 用下標(biāo)
let f = x.0; // f = 3
let e = x.1; // e = "world hello"
Rust雖然函數(shù)只有一個(gè)返回值形庭，只需要通過(guò)元祖月杉，我們可以很容易地返回多個(gè)返回值的組合。例子如下：
pub fn tuple_test1() {
let (number, persons) = demo_test();
println!("{}",number);
println!("{}",persons.name)
}
struct Person {
name: String,
age: u16,
}
fn demo_test() -> (u16, Person) {
let person = Person {
name: String::from("binwen"),
age: 12,
};
(14,person)
}
4.1.2 結(jié)構(gòu)體
在Rust中贷币，結(jié)構(gòu)體是一個(gè)跟 tuple 類似 的概念简烘。我們同樣可以將一些常用的數(shù)據(jù)、屬性聚合在一起甩恼，就形成了一個(gè)結(jié)構(gòu)體蟀瞧。
所不同的是，Rust的結(jié)構(gòu)體有三種最基本的形式条摸。
1.具名結(jié)構(gòu)體：通常接觸的基本都是這個(gè)類型的悦污。
struct A {
attr1: i32,
atrr2: String,
}
內(nèi)部每個(gè)成員都有自己的名字和類型。
2.元祖類型結(jié)構(gòu)體：元組類型結(jié)構(gòu)體
struct B(i32, u16, bool);
它可以看作是一個(gè)有名字的元組钉蒲，具體使用方法和一般的元組基本類似切端。
3.空結(jié)構(gòu)體
結(jié)構(gòu)體內(nèi)部也可以沒(méi)有任何成員。
struct D;
空結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存占用為0顷啼。但是我們依然可以針對(duì)這樣的類型實(shí)現(xiàn)它的“成員函數(shù)”踏枣。
4.1.3 結(jié)構(gòu)體的方法
Rust沒(méi)有繼承，它和Golang不約而同的選擇了trait(Golang叫Interface)作為其實(shí)現(xiàn)多態(tài)的基礎(chǔ)钙蒙。
不同的是茵瀑，golang是匿名繼承，rust是顯式繼承躬厌。如果需要實(shí)現(xiàn)匿名繼承的話马昨，可以通過(guò)隱藏實(shí)現(xiàn)類型可以由generic配合trait作出。
struct Person {
name: String,
}
impl Person {
fn new(n: &str) -> Person {
Person {
name: n.to_string(),
}
}
fn greeting(&self) {
println!("{} say hello .", self.name);
}
}
fn main() {
let peter = Person::new("Peter");
peter.greeting();
}
上面的impl中，new 被 Person 這個(gè)結(jié)構(gòu)體自身所調(diào)用鸿捧，其特征是 :: 的調(diào)用抢呆，是一個(gè)類函數(shù)！ 而帶有 self 的 greeting 笛谦，是一個(gè)成員函數(shù)。
4.1.4 再說(shuō)結(jié)構(gòu)體中引用的生命周期
本小節(jié)例子中昌阿，結(jié)構(gòu)體的每個(gè)字段都是完整的屬于自己的饥脑。也就是說(shuō)，每個(gè)字段的 owner 都是這個(gè)結(jié)構(gòu)體懦冰。每個(gè)字段的生命周期最終都不會(huì)超過(guò)這個(gè)結(jié)構(gòu)體灶轰。
但是如果想要持有一個(gè)(可變)引用的值怎么辦？例如
struct RefBoy {
loc: &i32,
}
則會(huì)得到一個(gè)編譯錯(cuò)誤：
<anon>:6:14: 6:19 error: missing lifetime specifier [E0106]
<anon>:6 loc: & i32,
錯(cuò)誤原因：
這種時(shí)候刷钢，你將持有一個(gè)值的引用笋颤，因?yàn)樗旧淼纳芷谠谶@個(gè)結(jié)構(gòu)體之外，所以對(duì)這個(gè)結(jié)構(gòu)體而言内地，它無(wú)法準(zhǔn)確的判斷獲知這個(gè)引用的生命周期伴澄，這在 Rust 編譯器而言是不被接受的。
這個(gè)時(shí)候就需要我們給這個(gè)結(jié)構(gòu)體人為的寫上一個(gè)生命周期阱缓，并顯式地表明這個(gè)引用的生命周期非凌。這個(gè)引用需要被借用檢查器進(jìn)行檢查。寫法如下：
struct RefBoy<'a> {
loc: &'a i32,
}
這里解釋一下這個(gè)符號(hào) <>荆针，它表示的是一個(gè) 屬于 的關(guān)系敞嗡，無(wú)論其中描述的是 生命周期 還是 泛型 。即： RefBoy in 'a航背。最終我們可以得出個(gè)結(jié)論喉悴，RefBoy 這個(gè)結(jié)構(gòu)體，其生命周期一定不能比 'a 更長(zhǎng)才行玖媚。
需要知道兩點(diǎn)：
1.結(jié)構(gòu)體里的引用字段必須要有顯式的生命周期箕肃。
2.一個(gè)被顯式寫出生命周期的結(jié)構(gòu)體，其自身的生命周期一定小于等于其顯式寫出的任意一個(gè)生命周期最盅。
關(guān)于第二點(diǎn)突雪，其實(shí)生命周期是可以寫多個(gè)的，用 , 分隔涡贱。
注：生命周期和泛型都寫在 <> 里咏删，先生命周期后泛型，用,分隔问词。
一個(gè)比較有趣的例子督函，結(jié)構(gòu)體的遞歸嵌套：
struct Manager {
name: String,
}
struct Teacher<'res> {
mana: &'res mut Manager,
}
struct Class<'res: 'row, 'row> {
teac: &'row mut Teacher<'res>,
}
fn main() {
let mut m = Manager {
name: String::from("jojo's"),
};
let mut t = Teacher { mana: &mut m };
let c = Class { teac: &mut t };
println!("{}", c.teac.mana.name);
c.teac.mana.name.push_str(" bizarre adverture");
println!("{}", c.teac.mana.name);
println!("Hello, world!");
}
4.2.方法
Rust中，通過(guò)impl可以對(duì)一個(gè)結(jié)構(gòu)體添加成員方法。同時(shí)我們也看到了self這樣的關(guān)鍵字辰狡。
impl中的self,常見的有三種形式：self锋叨、 &self、&mut self 宛篇。
雖然方法和golang interface非常相像娃磺，但是還是要加上類似于java的self，主要原因在于Rust的所有權(quán)轉(zhuǎn)移機(jī)制叫倍。
Rust的笑話：“你調(diào)用了一下別人偷卧，然后你就不屬于你了”。
例如下面代碼：
struct A {
a: i32,
}
impl A {
pub fn show(self) {
println!("{}", self.a);
}
}
fn main() {
let ast = A{a: 12i32};
ast.show();
println!("{}", ast.a);
}
錯(cuò)誤：
13:25 error: use of moved value: `ast.a` [E0382]
<anon>:13 println!("{}", ast.a);
因?yàn)?Rust 本身吆倦，在你調(diào)用一個(gè)函數(shù)的時(shí)候听诸，如果傳入的不是一個(gè)引用，那么無(wú)疑蚕泽，這個(gè)參數(shù)將被這個(gè)函數(shù)吃掉晌梨，即其 owner 將被 move 到這個(gè)函數(shù)的參數(shù)上。同理须妻，impl 中的 self 仔蝌，如果你寫的不是一個(gè)引用的話，也是會(huì)被默認(rèn)的 move 掉璧南。
4.2.1 &self 與 &mut self
關(guān)于 ref 和 mut ref 的寫法和被 move 的 self 寫法類似掌逛，只不過(guò)多了一個(gè)引用修飾符號(hào)。
需要注意的一點(diǎn)是司倚，你不能在一個(gè) &self 的方法里調(diào)用一個(gè) &mut ref 豆混，任何情況下都不行！
#[derive(Copy, Clone)]
struct A {
a: i32,
}
impl A {
pub fn show(&self) {
println!("{}", self.a);
// compile error: cannot borrow immutable borrowed content `*self` as mutable
// self.add_one();
}
pub fn add_two(&mut self) {
self.add_one();
self.add_one();
self.show();
}
pub fn add_one(&mut self) {
self.a += 1;
}
}
fn main() {
let mut ast = A{a: 12i32};
ast.show();
ast.add_two();
}
需要注意的是动知，一旦你的結(jié)構(gòu)體持有一個(gè)可變引用皿伺，你，只能在 &mut self 的實(shí)現(xiàn)里去改變他盒粮！例子：
struct Person<'a>{
name :&'a mut Vec<i32>,
}
impl<'a> Person<'a>{
fn println_name(&mut self){
self.name.push(2090);
println!("{:?}",self.name);
}
fn println_name2(&self){
println!("{:?}",self.name);
}
// error[E0596]: cannot borrow `*self.name` as mutable, as it is behind a `&` reference
// --> src/trait_test.rs:19:9
// |
//18 | fn println_name3(&self){
// | ----- help: consider changing this to be a mutable reference: `&mut self`
//19 | self.name.push(2090);
// | ^^^^^^^^^ `self` is a `&` reference, so the data it refers to cannot be borrowed as mutable
// fn println_name3(&self){
// self.name.push(2090);
// println!("{:?}",self.name);
// }
}
pub fn trait_test1(){
println!("trait_test1");
let mut a = vec![1,2,3,4];
let mut person = Person{
name:&mut a,
};
person.name.push(120);
person.println_name();
person.println_name2();
let a = &person;
println!("{:?}",a.name);
// cannot borrow `*a.name` as mutable, as it is behind a `&` reference
// a.name.push(200);
//let a = &person;
//| ------- help: consider changing this to be a mutable reference: `&mut person`
//45 | println!("{:?}",a.name);
//46 | a.name.push(200);
//| ^^^^^^ `a` is a `&` reference, so the data it refers to cannot be borrowed as mutable
}
但是你可以在&self 的方法中讀取它鸵鸥。類似于如果一個(gè)結(jié)構(gòu)體持有一個(gè)可變引用A，必須通過(guò)結(jié)構(gòu)體的可變引用去改變A引用的值丹皱，而不能通過(guò)結(jié)構(gòu)體的不可變引用去改變A引用的值妒穴，但是可以通過(guò)結(jié)構(gòu)體的不可變引用去讀取A引用的值。
稍微復(fù)雜的例子：
use std::fmt::Display;
fn longest_with_an_announcement<'a, T>(x: &'a str, y: &'a str, ann: T) -> &'a str
where T: Display
{
println!("Announcement! {}", ann);
if x.len() > y.len() {
x
} else {
y
}
}
上面了例子引出本章重要的一部分內(nèi)容：trait摊崭。
4.3.trait
trait的簡(jiǎn)單使用：使用trait定義一個(gè)特征（可以定義多個(gè)）：
trait HasArea {
fn area(&self) -> f64;
}
trait里面的函數(shù)可以沒(méi)有（也可以有）函數(shù)體讼油，實(shí)現(xiàn)代碼交給具體實(shí)現(xiàn)它的類型去補(bǔ)充：
struct Circle {
x: f64,
y: f64,
radius: f64,
}
impl HasArea for Circle {
fn area(&self) -> f64 {
std::f64::consts::PI * (self.radius * self.radius)
}
}
fn main() {
let c = Circle {
x: 0.0f64,
y: 0.0f64,
radius: 1.0f64,
};
println!("circle c has an area of {}", c.area());
}
4.3.1 泛型參數(shù)約束
我們知道泛型可以指任意類型，但有時(shí)這不是我們想要的呢簸，需要給它一些約束矮台。
use std::fmt::Debug;
fn foo<T: Debug>(s: T) {
println!("{:?}", s);
}
Debug是Rust內(nèi)置的一個(gè)trait乏屯，為"{:?}"實(shí)現(xiàn)打印內(nèi)容，函數(shù)foo接受一個(gè)泛型作為參數(shù)瘦赫，并且約定其需要實(shí)現(xiàn)Debug辰晕。
可以使用多個(gè)trait對(duì)泛型進(jìn)行約束：
use std::fmt::Debug;
fn foo<T: Debug + Clone>(s: T) {
s.clone();
println!("{:?}", s);
}
<T: Debug + Clone>中Debug和Clone使用+連接，標(biāo)示泛型T需要同時(shí)實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)trait确虱。
4.3.1.1泛型參數(shù)約束簡(jiǎn)化（通過(guò)where）
use std::fmt::Debug;
fn foo<T: Clone, K: Clone + Debug>(x: T, y: K) {
x.clone();
y.clone();
println!("{:?}", y);
}
// where 從句
fn foo<T, K>(x: T, y: K) where T: Clone, K: Clone + Debug {
x.clone();
y.clone();
println!("{:?}", y);
}
// 或者
fn foo<T, K>(x: T, y: K)
where T: Clone,
K: Clone + Debug {
x.clone();
y.clone();
println!("{:?}", y);
}
4.3.2 trait與內(nèi)置類型
內(nèi)置類型如：i32, i64等也可以添加trait實(shí)現(xiàn)含友，為其定制一些功能：
trait HasArea {
fn area(&self) -> f64;
}
impl HasArea for i32 {
fn area(&self) -> f64 {
*self as f64
}
}
5.area();
這樣的做法是有限制的。Rust 有一個(gè)“孤兒規(guī)則”：當(dāng)你為某類型實(shí)現(xiàn)某 trait 的時(shí)候校辩，必須要求類型或者 trait 至少有一個(gè)是在當(dāng)前 crate 中定義的唱较。你不能為第三方的類型實(shí)現(xiàn)第三方的 trait 。
在調(diào)用 trait 中定義的方法的時(shí)候召川，一定要記得讓這個(gè) trait 可被訪問(wèn)。
4.3.3 trait默認(rèn)實(shí)現(xiàn)
trait Foo {
fn is_valid(&self) -> bool;
fn is_invalid(&self) -> bool { !self.is_valid() }
}
is_invalid是默認(rèn)方法胸遇，F(xiàn)oo的實(shí)現(xiàn)者并不要求實(shí)現(xiàn)它荧呐，如果選擇實(shí)現(xiàn)它，會(huì)覆蓋掉它的默認(rèn)行為纸镊。
4.3.4 trait的繼承
trait Foo {
fn foo(&self);
}
trait FooBar : Foo {
fn foobar(&self);
}
這樣FooBar的實(shí)現(xiàn)者也要同時(shí)實(shí)現(xiàn)Foo：
struct Baz;
impl Foo for Baz {
fn foo(&self) { println!("foo"); }
}
impl FooBar for Baz {
fn foobar(&self) { println!("foobar"); }
}
必須顯式實(shí)現(xiàn)Foo倍阐，這種寫法是錯(cuò)誤的：
impl FooBar for Baz {
fn foobar(&self) { println!("foobar"); }
// --> src/trait_test_three.rs:18:5
// |
// 18 | fn foo(&self) { println!("foo"); }
// | ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ not a member of trait `FooBar`
// fn foo(&self) { println!("foo"); }
}
4.3.5 derive屬性
Rust提供了一個(gè)屬性derive來(lái)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)一些trait，這樣可以避免重復(fù)繁瑣地實(shí)現(xiàn)他們逗威，能被derive使用的trait包括：Clone, Copy, Debug, Default, Eq, Hash, Ord, PartialEq, PartialOrd
#[derive(Debug)]
struct Foo;
fn main() {
println!("{:?}", Foo);
}
4.3.6 impl Trait
impl Trait 語(yǔ)法適用于短小的例子峰搪，它不過(guò)是一個(gè)較長(zhǎng)形式的語(yǔ)法糖。這被稱為 trait bound.使用場(chǎng)景如下：
1.傳參數(shù)
// before
fn foo<T: Trait>(x: T) {
// after
fn foo(x: impl Trait) {
2.返回參數(shù)
fn returns_summarizable() -> impl Summary {
Tweet {
username: String::from("horse_ebooks"),
content: String::from("of course, as you probably already know, people"),
reply: false,
retweet: false,
}
}
這個(gè)簽名表明凯旭，“我要返回某個(gè)實(shí)現(xiàn)了 Summary trait 的類型概耻，但是不確定其具體的類型”。在例子中返回了一個(gè) Tweet罐呼，不過(guò)調(diào)用方并不知情鞠柄。
- 使用trait bound有條件地實(shí)現(xiàn)方法
通過(guò)使用帶有 trait bound 的泛型參數(shù)的 impl 塊，可以有條件地只為那些實(shí)現(xiàn)了特定 trait 的類型實(shí)現(xiàn)方法嫉柴。例如厌杜，下面例子中的類型 Pair<T> 總是實(shí)現(xiàn)了 new 方法，不過(guò)只有那些為 T 類型實(shí)現(xiàn)了PartialOrd trait （來(lái)允許比較） 和 Display trait （來(lái)啟用打蛹坡荨）的 Pair<T> 才會(huì)實(shí)現(xiàn) cmp_display方法：
use std::fmt::Display;
struct Pair<T> {
x: T,
y: T,
}
impl<T> Pair<T> {
fn new(x: T, y: T) -> Self {
Self {
x,
y,
}
}
}
impl<T: Display + PartialOrd> Pair<T> {
fn cmp_display(&self) {
if self.x >= self.y {
println!("The largest member is x = {}", self.x);
} else {
println!("The largest member is y = {}", self.y);
}
}
4.閉包
// before
fn foo() -> Box<Fn(i32) -> i32> {
Box::new(|x| x + 1)
}
// after
fn foo() -> impl Fn(i32) -> i32 {
|x| x + 1
}
4.3.7 trait對(duì)象
此外夯尽，trait高級(jí)用法還有trait對(duì)象等等。這部分請(qǐng)查閱rustPrimer相應(yīng)章節(jié)登馒。
4.3.8 trait定義中的生命周期和可變性聲明
trait特性中的可變性和生命周期泛型定義必須和實(shí)現(xiàn)它的方法完全一致匙握！不能缺省谊娇！
例子：
trait HelloArea{
fn areas<'a>(&mut self, a:&'a mut Vec<i32>, b:&'a mut Vec<i32>) -> &'a mut Vec<i32>;
}
struct Circle {
x: f64,
y: f64,
radius: f64,
}
impl HasArea for Circle {
fn area(&self) -> f64 {
std::f64::consts::PI * (self.radius * self.radius)
}
}
impl HelloArea for Circle{
fn areas<'a>(&mut self, a:&'a mut Vec<i32>, b:&'a mut Vec<i32>) -> &'a mut Vec<i32>{
a.push(10000);
return a;
}
}
//compile_error!()
//error[E0053]: method `area` has an incompatible type for trait
// --> src/trait_test_two.rs:23:13
// |
//13 | fn area(&mut self) -> f64;
// | --------- type in trait
//...
//23 | fn area(&self) -> f64 {
// | ^^^^^ types differ in mutability
