目录
1. 结构体定义和实例化
1.1 struct介绍
1.2 使用字段简写进行实例化
1.3 从其它对象实例化新结构体对象
1.4 使用无命名字段的struct类型
1.5 没有任何字段的structs结构体
1.6 结构体字段的值所有权
结构(struct)是一种自定义数据类型,可以将多个相关类型的值打包成一个有意义的命名组。在C/C++语言中等面向对象语言中,结构体像对象的数据属性描述。本章中,将对比元组(tuple)和结构体(struct),演示结构体何时是应该使用的更好的数据组合方式。
学习如何定义和实例化struct结构体,讨论如何定义“关联函数”,特别是被称为“方法”的那种关联函数,以指定与结构体类型关联的行为。struct结构体和enum枚举(在第6章中讨论)是在程序中创建新类型的构建块,他们也充分利用了Rust的编译时类型检查机制。
struct结构体类似元组,两者都包含多个相关联的数据值,且可以是不同数据类型的值。不同的是,struct可以对每一种值进行变量命名,这使得其使用更灵活,不必像元组那样依赖于内部元素的顺序和位置进行访问。
使用struct关键词如下定义struct结构体自定义数据类型:
struct User {
active: bool,
username: String,
email: String,
sign_in_count: u64,
}
中括号内部对各个数据类型元素进行命名的定义,被称作结构体的字段。 上述示例定义了一个“用户账号”相关的自定义数据结构。
结构体的实例化真正创建了一个结构体对象实例,实例化方法如下示例:
fn main() {
let user1 = User {
email: String::from("[email protected]"),
username: String::from("someusername123"),
active: true,
sign_in_count: 1,
};
}
在花括号中,通过key:value的方式指定每一个字段的具体值。 字段的赋值,可以是任意顺序。key使用字段的命名
结构体实例的访问通过点号加字段名的方式,访问每一个字段的值。如果结构体实例可变,则可以直接通过这种方法进行赋值操作,示例如下:
fn main() {
let mut user1 = User {
email: String::from("[email protected]"),
username: String::from("someusername123"),
active: true,
sign_in_count: 1,
};
user1.email = String::from("[email protected]");
}
需要注意的是:只有整个结构体实例对象是可变时,才可以改变其字段的任一字段值。Rust不支持struct结构体中的部分字段是可变,部分不可变。
使用表达式(表达式有返回值),可以在函数中直接返回一个实例化的结构体对象,实例如下:
fn build_user(email: String, username: String) -> User {
User {
email: email,
username: username,
active: true,
sign_in_count: 1,
}
}
上述示例函数通过所有权传递,构造了一个新的User结构体对象,并返回。
当结构体中的字段比较多时,逐个初始化非常繁琐。有一种简写的实例化方法:结构体字段名和变量名一致时,可以直接只用key的形式进行该字段的初始化,如下示例:
fn build_user(email: String, username: String) -> User {
User {
email,
username,
active: true,
sign_in_count: 1,
}
}
结构体对象的实例化支持一种被称作“结构体更新语法”的实例化方法,即利用一个已有的相同类型结构体对象,初始化一个新的结构体实例对象。
该语法,可以部分或全部继承已有对象的值,并更改部分字段值。如下示例:
fn main() {
// --snip--
let user2 = User {
active: user1.active,
username: user1.username,
email: String::from("[email protected]"),
sign_in_count: user1.sign_in_count,
};
}
上述仍然是逐个字段赋值的方法,Rust通过使用..
的语法来指定“剩余未初始化的字段继承给定的对象”。如下示例:
fn main() {
// --snip--
let user2 = User {
email: String::from("[email protected]"),
..user1
};
}
上述示例,创建了一个新的User对象,其email字段单独赋值,其余字段完全与user1对象相同。..user1的语法必须放在花括号的最后部分进行初始化。
Rust也支持类似元组(Tuple)的不对字段进行命名的结构体类型,被称作“tuple structs(元组结构体)”。
元组结构体具有一个有意义的结构体命名,但是其各个元素字段无命名,只指定各个字段的数据类型。
如下示例:
struct Color(i32, i32, i32);
struct Point(i32, i32, i32);
fn main() {
let black = Color(0, 0, 0);
let origin = Point(0, 0, 0);
println!("black tuple structs: {}, {}, {}", black.0, black.1, black.2);
}
只需要给出结构体类型名 和字段类型 。tuple structs中字段的访问采用如tuple一样的点号加索引访问。
像空unit-()一样,允许定义没有任何字段的结构体类型。
空的结构体类型,在为一些类型实现某个trait时非常有用,其内部不包含任何数据。
有关trait,将在第10章节给出。
示例如下:
struct AlwaysEqual;
fn main() {
let subject = AlwaysEqual;
}
暂时称这种空的结构体类型为“unit struct”,定义unit struct时,使用struct关键词,加结构体类型命名和尾部分号,不需要大括号。
后面,我们将会实现该种结构体类型上的一些行为,使得AlwaysEqual类型的任何实例都能与任何其他类型的实例相等。
前面的所有示例中,结构体对象实例都拥有对其内部各个字段值的所有权。在实际编程中,并非总能如此。拥有所有数据的所有权,其内部各字段数据的生命周期,就等同于结构体对象的生命周期了。
结构体也可以引用具有所有权对象拥有的数据,但这样做需要使用Rust的“生命周期”,这是Rust的一个特性。将在第10章中讨论。“生命周期”保证结构体对象引用的数据在结构体存在的时间内始终有效。如下示例是无法通过编译的,第10章将给出“生命周期”的使用来修改如下示例:
struct User {
active: bool,
username: &str,
email: &str,
sign_in_count: u64,
}
fn main() {
let user1 = User {
email: "[email protected]",
username: "someusername123",
active: true,
sign_in_count: 1,
};
}
cargo run
Compiling structs v0.1.0 (file:///projects/structs)
error[E0106]: missing lifetime specifier
--> src/main.rs:3:15
|
3 | username: &str,
| ^ expected named lifetime parameter
|
help: consider introducing a named lifetime parameter
|
1 ~ struct User<'a> {
2 | active: bool,
3 ~ username: &'a str,
|
error[E0106]: missing lifetime specifier
--> src/main.rs:4:12
|
4 | email: &str,
| ^ expected named lifetime parameter
|
help: consider introducing a named lifetime parameter
|
1 ~ struct User<'a> {
2 | active: bool,
3 | username: &str,
4 ~ email: &'a str,
|
For more information about this error, try `rustc --explain E0106`.
error: could not compile `structs` due to 2 previous errors
关于作者:
犇叔,浙江大学计算机科学与技术专业,研究生毕业,而立有余。先后在华为、阿里巴巴和字节跳动,从事技术研发工作,资深研发专家。主要研究领域包括虚拟化、分布式技术和存储系统(包括CPU与计算、GPU异构计算、分布式块存储、分布式数据库等领域)、高性能RDMA网络协议和数据中心应用、Linux内核等方向。
专业方向爱好:数学、科学技术应用
关注犇叔,期望为您带来更多科研领域的知识和产业应用。
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