Rust编程与项目实战-结构体

在Rust中，结构体（Struct）是一种自定义数据类型，它允许我们将多个相关的值组合在一起，形成一个更复杂的数据结构。结构体在Rust中被广泛应用于组织和管理数据，具有灵活性和强大的表达能力。本节将详细介绍Rust中结构体的概念、定义语法、方法以及相关特性，并提供代码示例来帮助读者更好地理解结构体的使用方法。

8.3.1 结构体的定义

Rust 中的结构体与元组都可以将若干类型不一定相同的数据捆绑在一起形成整体，但结构体的每个成员和其本身都有一个名字，这样访问它的成员的时候就不用记住下标了。元组常用于非定义的多值传递，而结构体用于规范常用的数据结构。结构体的每个成员叫作"字段"。

在Rust中，我们可以使用struct关键字定义一个结构体。结构体允许我们定义多个字段（Fields），每个字段都有自己的类型和名称。通过将字段组合在一起，可以创建自己的数据类型，以便更好地表示和操作数据。以下是一个简单的结构体定义的示例：

struct Point {

    x: i32,

    y: i32,

}

在上述示例中，我们定义了一个名为Point的结构体，它具有两个字段x和y，分别是i32类型的整数。再来看一个结构体定义：

struct Site {

    domain: String,

    name: String,

    nation: String,

    found: u32

}

注意：如果你常用C/C++，请记住在Rust中struct语句仅用来定义，不能声明实例，结尾不需要";" 符号，而且每个字段定义之后用","分隔。

8.3.2 结构体实例化

一旦定义了结构体，可以通过实例化结构体来创建具体的对象。可以通过以下两种方式实例化结构体：

1）声明式实例化

let p = Point { x: 10, y: 20 };

在上述示例中，我们使用Point结构体的定义创建了一个名为p的实例，同时指定了字段x和y 的值。

2）可变实例化

如果需要修改结构体的字段值，可以在定义结构体变量时加上mut，代码如下：

let mut p = Point { x: 10, y: 20 };

p.x = 30;

p.y = 40;

在上述示例中，我们创建了一个可变实例p，并修改了字段x和y的值。

Rust很多地方受JavaScript的影响，在实例化结构体的时候用JSON对象的key: value语法来实现，比如：

let mysite = Site {

    domain: String::from("www.qq.com"),

    name: String::from("qq"),

    nation: String::from("China"),

    found: 2024

};

如果你不了解 JSON 对象，可以不用管它，记住格式就可以了：

结构体类名 {

    字段名 : 字段值,

    ...

}

这样的好处是不仅使程序更加直观，还不需要按照定义的顺序来输入成员的值。如果正在实例化的结构体有字段名称和现存变量名称一样，可以简化书写：

let domain = String::from("www.qq.com");

let name = String::from("qq");

let runoob = Site {

    domain,  // 等同于 domain : domain,

    name,    // 等同于 name : name,

    nation: String::from("China"),

    traffic: 2024

};

有这样一种情况：想要新建一个结构体的实例，其中大部分属性需要被设置成与现存的一个结构体属性一样，仅需更改其中一两个字段的值，可以使用结构体更新语法：

let site = Site {

    domain: String::from("www.qq.com"),

    name: String::from("qq"),

  ..qq

};

注意：..qq后面不可以有逗号。这种语法不允许一成不变地复制另一个结构体实例，意思就是至少重新设定一个字段的值，才能引用其他实例的值。

8.3.3 结构体的方法

在Rust中，结构体可以拥有自己的方法。方法是与结构体关联的函数，可以通过结构体实例调用。以下是一个结构体方法的示例：

struct Circle {
    radius: f64,
}

impl Circle {
    fn new(radius: f64) -> Circle {
        Circle { radius }
    }

    fn area(&self) -> f64 {
        std::f64::consts::PI * self.radius * self.radius
    }
}

fn main() {
    let circle = Circle::new(5.0);
    let area = circle.area();
    println!("Area: {}", area);
}

在上述示例中，我们定义一个名为Rectangle的结构体，并为其实现一个area方法，用于计算矩形的面积。在main函数中，我们创建一个Rectangle实例rect，然后通过调用area方法计算矩形的面积并打印出来。

8.3.4 结构体的关联函数

除实例方法外，结构体还可以定义关联函数（Associated Functions）。关联函数是直接与结构体关联的函数，不需要通过结构体实例来调用。以下是一个关联函数的示例：

struct Circle {
    radius: f64,
}

impl Circle {
    fn new(radius: f64) -> Circle {
        Circle { radius }
    }

    fn area(&self) -> f64 {
        std::f64::consts::PI * self.radius * self.radius
    }
}

fn main() {
    let circle = Circle::new(5.0);
    let area = circle.area();
    println!("Area: {}", area);
}

在上述示例中，我们定义一个名为Circle的结构体，并为其实现一个关联函数new，用于创建一个新的Circle实例。在main函数中，我们通过调用Circle::new关联函数创建一个Circle实例circle，然后通过调用area方法计算圆的面积并打印出来。

8.3.5 结构体的特性

Rust的结构体具有两个特性：元组结构体（Tuple Struct）和类单元结构体（Unit-Like Struct）。

元组结构体是一种特殊类型的结构体，它没有命名的字段，只有字段的类型。元组结构体使用圆括号而不是花括号来定义。比如：

struct Color(i32, i32, i32);

在上述示例中，我们定义了一个名为Color的元组结构体，它包含3个i32类型的字段。

类单元结构体是一种没有字段的结构体，类似于空元组。比如：

struct Empty;

在上述示例中，我们定义了一个名为Empty的类单元结构体。