8.1-使用向量存储值列表

使用向量存储值列表

我们首先要了解的集合类型是 Vec<T>，也称为向量。向量允许你在单个数据结构中存储多个值，这些值在内存中是连续排列的。向量只能存储相同类型的值。当你有一系列项目时，比如文件中的文本行或购物车中的商品价格，向量非常有用。

创建新向量

要创建一个新的空向量，我们调用 Vec::new 函数，如清单 8-1 所示。

rust 复制代码

let v: Vec<i32> = Vec::new();

清单 8-1：创建一个用于保存 i32 类型值的新空向量

注意这里添加了类型注解。因为我们没有往这个向量里插入任何值，Rust 不知道我们打算存储什么类型的元素。这一点很重要。向量是通过泛型实现的；第10章会介绍如何对自定义类型使用泛型。目前只需知道标准库提供的 Vec<T> 类型可以容纳任意类型。当我们创建特定类型的向量时，可以在尖括号内指定该类型。在清单 8-1 中，我们告诉 Rust v 中的 Vec<T> 将保存 i32 类型元素。

通常，你会用初始值来创建 Vec<T>，Rust 会推断出你想要存储的数据类型，因此很少需要写这种类型注解。Rust 提供了方便的 vec! 宏，它会根据给定的值创建一个新的向量。清单 8-2 创建了一个包含 1、2 和 3 的新 Vec<i32> 向量。整数默认就是 i32 类型，如第3章"数据类型"部分所述。

rust 复制代码

let v = vec![1, 2, 3];

清单 8-2：创建包含初始值的新向量

由于给出了初始 i32 值，Rust 能推断出 v 的类型为 Vec<i32>，因此不需要额外标注。

更新向量

如果先创建空 vector，然后再添加元素，可以使用 push 方法，如清单 8-3 所示：

rust 复制代码

let mut v = Vec::new();

v.push(5);
v.push(6);
v.push(7);
v.push(8);

清单 8-3：使用 push 方法将数值添加到 vector

和所有变量一样，如果想修改其内容，需要用 mut 标记它为可变（详见第3章）。这里放入的是 i32 类型数字，Rust 根据数据自动推断，所以无需显式写成 Vec<i32>。

读取 Vector 元素

访问 vector 中某个元素，有两种方式：索引访问和 get 方法访问。在下面例子中，为了更明确地说明返回结果，也加上了返回值得具体类型注释。

清单 8-4 展示了这两种方法：

rust 复制代码

let v = vec![1, 2, 3, 4, 5];

let third: &i32 = &v[2];
println!("第三个元素是 {third}");

let third: Option<&i32> = v.get(2);
match third {
    Some(third) => println!("第三个元素是 {third}"),
    None => println!("没有第三个元素"),
}

清单 8-4：通过索引语法和 get 方法访问 vector 项目

几点说明：

索引从0开始，因此索引为2表示第三个元素。

& 和 [] 返回的是指针引用。

get 方法传入索引后返回 Option<&T>, 可以配合 match 使用。

Rust 提供这两种方式，是为了让程序员选择当越界访问时程序行为------直接 panic 或优雅处理。例如看下尝试获取长度仅五项但请求100号位置，会发生什么（见清单 8-5）：

rust 复制代码

let v = vec![1,2,3,4,5];

let does_not_exist = &v[100]; // 索引越界，将导致 panic！
let does_not_exist = v.get(100); // 返回 None，不会崩溃

清单 8-5：尝试访问只有五项vector里的第100号位置

第一种[]方法遇到不存在的位置会使程序崩溃；适合希望严格保证不会越界场景。

第二种get方法则安全得多，会返回None，可编写逻辑处理异常情况，例如用户输入超范围数字时提示重新输入，更友好且稳定！

借用检查器确保有效引用规则生效（详见第4章），禁止同时存在可变与不可变引用。如以下代码（见清单 8-6）：

rust 复制代码

let mut v=vec![1,2,3,4,5];
let first=&v[0];

v.push(6);

println!("第一个元素是: {first}");

清单８－６：持有不可变引用期间尝试修改vector末尾内容

此代码无法编译，通过错误信息指出不能同时拥有不可变借用和可变借用，因为push可能触发内存重分配，使之前持有的不变引用失效。这体现了 Rust 内部对连续内存布局及安全性的保障机制。（更多细节请参阅《The Rustonomicon》）

遍历 Vector 中所有数值

若想依次操作每个元素，而非按索引逐一取，用 for 循环迭代即可。如打印每项（见清單８－７）:

rust 复制代码

let v=vec![100 ,32 ,57 ];
for i in &v {
    println!("{i}");
}

若需修改每项，则迭代可变引用，并利用 * 解引用符改变实际数值 (见清單８－８):

rust 复制代码

let mut v=vec![100 ,32 ,57 ];
for i in &mut v {
    *i +=50;
}

无论是否可变遍历，都符合借用检查器规则。如果循环体内部插入或删除项目，将产生类似前面提到错误，因为循环本身保持着对整个vector的一致性控制权限制并发改动。

使用枚举支持多种不同数据类混合保存

Vec只能装同一种类的数据，但现实需求常常需要混合不同类别对象一起管理。这时候可以定义枚举(enum)，把各种可能的数据包装成统一enum成员，再构建Vec<该enum>

例如表格行里既有整数、浮点、小段文字等字段，就能这样做 (见清單８－９):

rust 复制代码

enum SpreadsheetCell {
    Int(i32),
    Float(f64),
    Text(String),
}

let row=vec![
   SpreadsheetCell::Int(3),
   SpreadsheetCell::Text(String::from("blue")),
   SpreadsheetCell::Float(10.12)
];

这样就能把不同底层数据封装进同一Vector，同时享受静态强制检查带来的安全性与性能优势。但必须提前确定所有可能出现的数据类别，否则无法满足编译期完整匹配要求。如果运行时才动态决定未知类别，则应考虑 trait 对象方案，第18章讲解相关内容。

总结一下，本章节介绍了一些最常用且实战价值极高的方法来操作Vec，请务必查阅官方API文档以掌握更多丰富功能，比如 pop 用于移除并返回最后一项等辅助函数。

销毁 Vector 时，其内部所有内容也随之释放

像其他结构体一样，当Vector离开作用域即被丢弃(drop)，其所含全部资源都会被回收，包括其中保存的数据。(如清單８－１０)

rust 复制代码

{
   let v=vec![1 ,2 ,3 ,4 ];

   // 在此处对 `v` 做一些操作...
} // <- 此处 `v` 离开作用��，被释放，同时里面各项也被释放

借用检查器确保任何指针都不会悬挂，即只允许在Vector有效生命周期内合法读写其内容。

接下来，让我们继续学习下一种集合------字符串 String！