从Millionaires例子学习Rust

首先,我们通过cargo package manager创建Millionaires项目:

cargo new rust_millionaires_problem # create a new project
cd rust_millionaires_problem # navigate to directory

cargo new会自动创建一个可以打印Hello, world!的源代码:src/main.rs。之后的逻辑都会在src/lib.rs当中,在src/main.rs里调用lib.rs库里的函数。

Millionaires的逻辑十分简单,创建两个账户Bob, Alice,他们分别有对应的账户余额。逻辑中需要提供一个函数来判断谁的余额比较多。

首先我们定义实现逻辑的数据结构。这里使用Rust当中的结构体,因为其可以将一些变量整合成一个结构。我们在src/lib.rs中首先定义Millionaire结构:

pub struct Millionaire {
  address: String,
  net_worth: u64,
}

这里我们可以看到,每个Millionaire结构都有两个域:地址和对应的余额。在结构体的定义中,每个域均为一个域名和域类型的对:: 。在Rust中,可以通过以下代码实例化结构体:

let alice = Millionaire {
  address: String::from('Alice'),
  net_worth: 2000000,
}

上述代码中,我们可以看到,Rust使用let关键字定义变量,需要注意,Rust的变量默认为immutable,意味不可变。如需使用可变变量,则需要在let后面加上mut。这里定义了alice变量,其中address域设置为Alice的字符串,net_worth被设置为2000000。在实例化结构体时,通过设置key: value来对每个域进行初始化。

为了存储多个Millionaire结构体,我们需要定义另外一个结构体:

pub struct MillionairesProblem {
  millionaires: Vec,
}

这里我们在MillionaireProblem中定义了类型为Vecmillionaires域。Rust中的Vec可以存储一些列相同类型的变量,并且可以进行添加和删除。

下面我们定义与结构体对应的函数。和面向对象程序设计一样,类可以定义对应的实例方法和类方法。实例方法用于实例化的变量中,类方法可以直接通过类名进行调用,一般为工具函数。在Rust中,我们使用impl块来定义结构体对应的函数。

impl MillionairesProblem {
//
}

初始化一个MillionaresProblem
我们将以下函数添加到impl MillionairesProblem块中:

pub fn new () -> MillionairesProblem {
  MillionairesProblem {
    millionaires: Vec::new(),
  }
}

这里:

  • 函数定义使用fn关键字,如有返回值,使用->加返回值类型
  • 函数体可以包含表达式(expressions)或者陈述(statements)。表达式是没有分好做结尾的,可以将表达式的值作为返回值。陈述是以分号做结尾的,没有返回值。这里我们可以看到我们使用表达式定义了MillionairesProblem这样一个变量(结尾没有分号),所以其被作为函数的返回值。
  • MillionairesProblem结构体实例的初始化时使用key: value对来初始化对应的域。这里对millionaires域使用Vec::new()进行初始化,Vec::new()是Vec初始化的函数。

添加一个Millionaire
同样将以下函数添加到impl MillionairesProblem块中

pub fn add_millionaire(&mut self, address: String, net_worth: u64) {
    let millionaire = Millionaire {
        address,
        net_worth,
    };
    self.millionaires.push(millionaire);
}

注意:

  • 此函数没有返回值。
  • 函数的参数使用: param_1: , param_2: , …, param_n:
  • 作为实例方法,首个参数应为self,指代实例本身。这里用到&mut self因为MillionairesProblem需要有写入操作,所以设置为可变。&操作符意思是函数不会改变参数的属主(属主为Rust特有的特性 ownership
  • 使用push函数增加元素到Vec中。

计算谁更富有
将以下函数添加到impl块中

pub fn compute_richest(&self) -> &str {
    match self.millionaires.iter().max_by_key(|m| m.net_worth) {
        Some(millionaire) => &millionaire.address[..],
        None => "None"
    }
}
  • 由于在计算谁更富有的时候不需要写操作,所以使用&self,而没有加mut
  • 这里使用了match关键字,其中包含多个分支。如果分支条件成立,则执行分支后的代码。我们是基于net_worth来判断谁更富有。所以self.millionaires.iter().max_by_key(|m| m.net_worth)尤为关键。它会根据net_worth来判断,并返回Option类型的enum。Option含有两种情况:SomeNone。如果执行的值为有效,则会使用Some,并且可以提取出其中的值millionaire。如果值为无效,则使用None

总结以上内容,src/lib.rs的内容如下:

pub struct Millionaire {
    address: String,
    net_worth: u64,
}

pub struct MillionairesProblem {
    millionaires: Vec,
}

impl MillionairesProblem {
    pub fn new() -> MillionairesProblem {
        MillionairesProblem {
            millionaires: Vec::new(),
        }
    }

    pub fn add_millionaire(&mut self, address: String, net_worth: u64) {
        let millionaire = Millionaire {
            address,
            net_worth,
        };
        self.millionaires.push(millionaire);
    }

    pub fn compute_richest(&self) -> &str {
        match self.millionaires.iter().max_by_key(|m| m.net_worth) {
            Some(millionaire) => &millionaire.address[..],
            None => "None"
        }
    }
}

有了library之后,如何和library进行交互呢?
我们需要使用src/main.rs来调用library。
main.rs中添加以下内容:

extern crate rust_millionaires_problem;
use rust_millionaires_problem::MillionairesProblem;

fn main() {
    let mut millionaires_problem = MillionairesProblem::new();
    millionaires_problem.add_millionaire(String::from("Bob"), 1000000);
    millionaires_problem.add_millionaire(String::from("Alice"), 2000000);
    let richest = millionaires_problem.compute_richest();
    println!("Richest millionaire = {}", richest);
}
  • 前两行是讲library库的内容引入到此文件中,同时声明会使用MillionairesProblem这个结构体。
  • main当中,我们首先定义了可变化的millionaires_problem变量。然后使用add_millionaire函数添加两个账户Alice, Bob。最后使用compute_richest()来计算谁更富有。计算后打印出richest

使用cargo run执行:

$ cargo run
Compiling rust_millionaires_problem v0.1.0 (/rust_millionaires_problem)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.69s
Running `target/debug/rust_millionaires_problem`
Richest millionaire = Alice

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