rust程式設計（3）結構體相關概念和疑問

azoux發表於2023-11-13
Rust程式設計結構體

結構體

// 如何定義結構體
struct User {
    active: bool,
    username: String,
    email: String,
    sign_in_count: u64,
}
// 如何使用結構體
let user = User {
	active: true,
  username: String::from("someusername123"),
  email: String::from("someone@example.com"),
  sign_in_count: 1,
}
// 解構
// 這裡有個需要注意的是，如果某個型別沒有實現Copy trait
// 那麼就會傳遞所有權，比如這裡的email，所以在定義完user2以後，user變數就不能再使用了
// 如果我們額外傳入了email，那麼user就還能使用
// 另一個問題：結構的位置會影響最後的值嗎？就像js的物件結構，我們可以在下面覆蓋掉上面解構物件的某些屬性
// 在Rust中，結構（destructuring）不是用來“覆蓋”值的，而是用來“重組”已存在的值到一個新的變數。這跟JavaScript的物件解構賦值不同，後者允許你在解構的同時覆蓋之前物件的屬性。
/**
好的，想象一下你有一個玩具箱子，裡面有很多玩具。現在你想要一個新的箱子，而且你想把除了最愛的小黃鴨之外的所有玩具都放進新箱子裡。在Rust中，我們可以用一個特殊的魔法詞“..”，告訴大人我們想這麼做。
所以我們對大人說：“請把我的所有玩具，除了小黃鴨，都移到新的箱子裡去。”大人就會幫你做這件事。但是一旦玩具移到了新箱子裡，你就不能再從舊箱子裡拿玩具了，因為它們已經不在那裡了。這就像當你把玩具借給朋友後，你就不能再玩那些借出去的玩具了。
而且，你不能像在畫畫時那樣，先畫一個太陽，然後又在上面畫一個大風箏蓋住太陽。在Rust裡，一旦你把玩具放到了新箱子，你就決定好了誰去了新箱子，不能改變主意了。
這樣的魔法規則幫助確保你的玩具箱子井井有條，每個玩具都知道它應該在哪個箱子裡，就像確保你的房間整潔一樣。這樣你就不會弄丟玩具，也能更容易找到想玩的玩具。
*/
let user2 = User {
	username: String::from("hahaha"),
	...user
}

// rust的整個結構體例項都必須是可變的，才能修改其中的屬性，rust不允許只有某些屬性是可變的

// build_user 函式返回的User例項，是可變的嗎
/**
在Rust中，可變性是由變數的繫結決定的，而不是由函式返回的值決定的。
這意味著，當你的build_user函式返回一個User例項時，它返回的是一個不可變的User例項。
如果你想要修改這個User，你需要在使用它的地方將它繫結到一個可變變數上。
*/
fn build_user(email: String, username: String) -> User {
    User {
        active: true,
        username: username,
        email: email,
        sign_in_count: 1,
    }
}

rust的可不可變是針對變數而不是值的嗎？

正是如此！在Rust的世界裡，可變性（mutability）是關於變數繫結，而不是值本身。想象一下，你的玩具可以放在兩種不同的箱子裡：一個是用膠帶封死的箱子（不可變的），另一個是可以隨時開啟加東西的箱子（可變的）。玩具（值）本身沒變，但根據你放它的箱子的型別，你可能可以改變箱子裡的玩具集合。

所以，在Rust中，當你宣告一個變數時，你可以選擇它是不是mut的，就是選擇用哪種箱子。一旦你決定了，只有mut箱子裡的玩具（值）才能被換掉或者修改。如果你試圖改變一個用膠帶封死的箱子裡的玩具，Rust會阻止你，確保你不會意外地弄亂你的玩具集合。這個規則是Rust確保程式安全的方式之一，避免了資料在你不知情的情況下被更改。

這樣的設計讓Rust程式的行為變得非常可預測，並且減少了程式中出現錯誤的機會。而且，這還幫助Rust管理記憶體，因為它可以確切地知道何時某個值不再被需要，以及何時它可以被安全地回收或重新使用。

元組結構體

// 注意，Color和Point是不同的型別，即使其中的元素個數和型別一樣
struct Color(i32, i32, i32);
struct Point(i32, i32, i32);

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

沒有任何欄位的類單元結構體

沒有任何欄位的類單元結構體有什麼用呢？

好比是小朋友的想象遊戲，有時候你會拿個香蕉當電話玩，對吧？雖然它就是個香蕉，但在你的遊戲裡它就變成了電話。在Rust的世界裡，一個沒有任何欄位的結構體就像是那個香蕉電話，它本身沒啥用，但你給它賦予了意義。

就像你可以想象香蕉是電話一樣，程式設計師有時需要一些東西來代表某些特別的事情，即使那個東西本身什麼都沒有。比如說，我們可能有一個空的結構體來表示遊戲中的一個事件，它本身不儲存任何資訊，但它的存在就代表了某個事件發生了。

還有，就像你玩耍時可能會用一個看不見的"盒子"來裝你想象中的寶貝一樣，程式設計師也可能會用這種結構體來做出某些選擇。例如，它們可以用來開啟或關閉軟體的某些功能，就像是開關一樣。

另外，這種結構體也像是遊戲規則裡的“它”，比如“你是它”遊戲中的“它”。它代表了一個標記或者一個特定的角色，即使它自己沒有任何東西。

所以，即使是空空如也的結構體，在Rust這個大型遊戲中也有自己的角色和用途。這就是它們的魔法之處！

讓我們來看一個Rust中的程式碼例子，這個例子裡我們將使用一個沒有任何欄位的結構體來做一些有趣的事情。想象一下，我們有一個遊戲，遊戲裡有一些特殊的時刻，比如“遊戲開始”或“遊戲結束”。我們可以用不同的結構體來代表這些時刻，哪怕這些結構體裡面什麼都沒有！

這裡有一個小小的程式碼片段：

// 定義一個沒有欄位的結構體，叫做 `GameEvent`。
struct GameStart; // 遊戲開始事件
struct GameEnd; // 遊戲結束事件

// 我們可以定義一個函式來處理遊戲事件。
// 注意這個函式如何接受不同的事件結構體作為引數。
fn process_game_event(event: impl GameEventTrait) {
    // 在這個函式裡，我們可以根據事件的型別來做不同的事情。
    event.print_details();
}

// 讓我們為這個結構體實現一個Trait，這個Trait允許我們列印出事件的細節。
trait GameEventTrait {
    fn print_details(&self);
}

// 實現 'GameStart' 結構體的 'GameEventTrait'。
impl GameEventTrait for GameStart {
    fn print_details(&self) {
        println!("The game has started!");
    }
}

// 實現 'GameEnd' 結構體的 'GameEventTrait'。
impl GameEventTrait for GameEnd {
    fn print_details(&self) {
        println!("The game has ended!");
    }
}

// 現在我們可以建立這些事件的例項並處理它們。
let start = GameStart;
let end = GameEnd;

// 處理這些事件
process_game_event(start);
process_game_event(end);

在這個例子中，我們定義了兩個沒有任何欄位的結構體：GameStart 和 GameEnd。它們都實現了一個叫做 GameEventTrait 的trait，這個trait有一個方法 print_details，用於輸出一個關於事件的訊息。

然後我們有一個 process_game_event 函式，它接受任何實現了 GameEventTrait 的型別的例項。這意味著我們可以傳入 GameStart 或 GameEnd 的例項。

當我們呼叫這個函式並傳入 GameStart 或 GameEnd 的例項時，它會列印出相應的開始或結束遊戲的訊息。

這樣的結構體很適合用於事件處理、狀態機、訊息傳遞等場景，在這些場景中，標記或者控制流的存在比持有資料更重要。

相關文章