Rust 基础-结构体和枚举(第三章)

1. 结构体

1. 语法

一个结构体由几部分组成：

• 通过关键字 struct 定义
• 清晰明确的结构体名称
• 有名字和类型的结构体字段（field）

struct User {
    active: bool,
    username: String,
    email: String,
    sign_in_count: u64,
}

通过为每个字段指定具体值来创建这个结构体的实例：

• 初始化实例时，每个字段都需要进行初始化
• 初始化时的字段顺序不需要和结构体定义时的顺序一致
• 当函数参数和结构体字段同名时，可以直接使用缩略的方式进行初始化
• 根据已有的结构体实例，创建新实例时，可以在尾部使用 .. 简化赋值

fn main() {
    let user1 = User {
        email: String::from("someone@example.com"),
        username: String::from("someusername123"),
        active: true,
        sign_in_count: 1,
    };

    // 缩略同名字段
    fn build_user(email: String, username: String) -> User {
        User {
            email,      // 简写 email: email
            username,   // 简写 username: username
            active: true,
            sign_in_count: 1,
        }
    }

    // 根据已有的结构体实例创建，必须在尾部使用简写
    let user2 = User {
        email: String::from("another@example.com"),
        ..user1
    };

    // username 所有权被转移给了 user2，导致了 user1 无法再被使用
    // 但是并不代表 user1 内部的其它字段不能被继续使用
    println!("{}", user1.active);
    // 下面这行会报错
    println!("{:?}", user1);
}

通过 . 操作符，访问或修改结构体实例内部的字段值：

• 必须将结构体实例声明为可变的，才能修改其中的字段
• 不支持将结构体某个字段标记为可变

user1.email = String::from("anotheremail@example.com");

2. 特殊结构体

1. 元组结构体（tuple struct）

定义与元组类似的结构体，结构体有名称，但是字段没有，其称为元组结构体。

struct Color(i32, i32, i32);
struct Point(i32, i32, i32);

fn main() {
    let black = Color(0, 0, 0);
    let origin = Point(0, 0, 0);
}

2. 单元结构体（Unit-like Struct）

可以一个没有任何字段的结构体，其被称为单元结构体。主要是为了在某个类型上实现 trait 但不需要在类型中存储数据的时候使用。

struct AlwaysEqual;

fn main() {
    let subject = AlwaysEqual;
}

3. 结构体数据的所有权

如上 User 例子，我们希望某个结构体拥有它所有的数据，而不是从其它地方借用数据，于是使用了自身拥有所有权的 String 类型而不是基于引用的 &str 字符串切片类型。

当需要使结构体存储被其他对象拥有的数据的引用，需要使用生命周期（lifetime），来确保结构体的作用范围要比它所借用的数据的作用范围要小。

2. 枚举

枚举(enum 或 enumeration)允许通过列举可能的成员来定义一个枚举类型，每个元素成为成员（variants）。

// IPv4 和 IPv6 的枚举
enum IpAddrKind {
    V4,
    V6,
}

可以将数据信息关联到枚举成员上，特别的，与其他语言不同的是，同一个枚举类型下的不同成员还能持有不同的数据类型。

// 扑克花色枚举
enum PokerCard {
    Clubs(u8),
    Spades(u8),
    Diamonds(u8),
    Hearts(u8),
}

// 将 v4 和 v6 使用不同方式存储
enum IpAddr {
    V4(u8, u8, u8, u8),
    V6(String),
}

// 使用结构体来定义枚举成员数据类型
enum IpAddr {
    V4(Ipv4Addr),
    V6(Ipv6Addr),
}

struct Ipv4Addr {
    // --snip--
}

struct Ipv6Addr {
    // --snip--
}

1. Option 枚举用于处理空值

Rust 中没有 null 关键字，它使用 Option 枚举，来处理空值。它被包含在了 prelude 中，不需要将其显式引入作用域就可以使用。

enum Option<T> {// T 是泛型参数
    Some(T),
    None,
}

3. 模式匹配

模式匹配最常用的就是 match 和 if let。

1. match

match 类似其他语言中的 switch ，允许我们将一个值与一系列的模式相比较，并根据相匹配的模式执行对应的代码。

一般形式如下：

match target {
    模式1 => 表达式1,
    模式2 => {
        语句1;
        语句2;
        表达式2
    },
    _ => 表达式3
}

有几个注意事项：

• 匹配必须要穷举出所有可能，可以使用 _ 或一个变量来代表未列出的其他可能性
• 每一个分支都必须是一个表达式，且所有分支的表达式最终返回值的类型必须相同
• X|Y，类似逻辑运算符或，代表该分支可以匹配 X 也可以匹配 Y，只要满足一个即可

enum Direction {
    East,
    West,
    North,
    South,
}

fn main() {
    let dire = Direction::South;
    match dire {
        Direction::East => println!("East"),
        Direction::North | Direction::South => {
            println!("South or North");
        },
        _ => println!("West"),
    };
}

2. if let

用来处理只匹配一个模式的值而忽略其他模式的情况。

if let Some(3) = v {
    println!("three");
}