Rust语言从入门到精通系列 - 结构体Struct
在Rust语言中，struct是一种自定义类型，类似于Java或者C#语言中Class类概念，它允许我们将多个相关的数据项组合在一起。struct是Rust中的一种复合类型，它可以包含多个数据项，这些数据项可以是不同的类型，例如整数、浮点数、字符串、布尔值等。在这篇教程中，我们将学习如何定义和使用Rust语言中的struct。
定义Struct
在Rust语言中，使用关键字struct来定义一个struct。下面是一个定义animal对象的示例：
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struct Animal {
name: String,
age: u8,
is_male: bool,
species: String,
weight: f32,
}
在上面的示例中，我们定义了一个名为Animal的struct，它包含了5个数据项，分别是name、age、is_male、species和weight。其中，name和species是字符串类型，age是一个8位无符号整数，is_male是一个布尔值，weight是一个浮点数。 在定义struct时，我们可以为每个数据项指定一个类型。在上面的示例中，我们使用了不同的类型来表示不同的数据项。我们还可以在定义struct时使用泛型来表示数据项的类型，例如：
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struct Pair<T> {
first: T,
second: T,
}
在上面的示例中，我们定义了一个名为Pair的struct，它包含了两个数据项，分别是first和second，它们的类型都是泛型类型T。这意味着我们可以在创建Pair对象时指定T的具体类型，例如：
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let pair_of_ints = Pair { first: 1, second: 2 };
let pair_of_strings = Pair { first: "hello".to_string(), second: "world".to_string() };
在上面的示例中，我们创建了两个Pair对象，一个存储了两个整数，另一个存储了两个字符串。
实例化Struct
在Rust语言中，我们可以使用花括号{}来初始化一个struct对象。下面是一个初始化animal对象的示例：
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let animal = Animal {
name: "Tommy".to_string(),
age: 3,
is_male: true,
species: "cat".to_string(),
weight: 4.5,
};
在上面的示例中，我们创建了一个名为animal的Animal对象，并为它的每个数据项指定了一个值。注意，我们必须使用to_string()方法将字符串字面量转换为String类型，因为在Rust中，字符串字面量是不可变的。 我们还可以使用结构体更新语法来初始化一个struct对象。结构体更新语法允许我们从一个已有的struct对象中创建一个新的struct对象，并可以修改其中的一些数据项。下面是一个使用结构体更新语法初始化animal对象的示例：
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let mut animal = Animal {
name: "Tommy".to_string(),
age: 3,
is_male: true,
species: "cat".to_string(),
weight: 4.5,
};
let new_animal = Animal {
name: "Jerry".to_string(),
age: 2,
// 从animal复制数据
..animal
};
在上面的示例中，我们首先创建了一个名为animal的Animal对象，然后使用结构体更新语法创建了一个名为new_animal的新的Animal对象。在结构体更新语法中，我们使用..来指定从哪个已有的struct对象中复制数据项，然后可以修改其中的一些数据项。在上面的示例中，我们将name和age数据项修改为新的值，其他数据项保持不变。
访问Struct的数据项
在Rust语言中，我们可以使用 “.” 操作符来访问struct对象的数据项。下面是一个访问animal对象数据项的示例：
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let animal = Animal {
name: "Tommy".to_string(),
age: 3,
is_male: true,
species: "cat".to_string(),
weight: 4.5,
};
println!("Name: {}", animal.name);
println!("Age: {}", animal.age);
println!("Is male: {}", animal.is_male);
println!("Species: {}", animal.species);
println!("Weight: {}", animal.weight);
在上面的示例中，我们首先创建了一个名为animal的Animal对象，然后使用.操作符访问了它的每个数据项，并打印出了它们的值。
在Struct定义方法
在Rust语言中，我们可以为struct对象定义方法。方法是一种与struct相关的函数，它可以访问struct对象的数据项，并可以对其进行操作。下面是一个定义animal对象方法的示例：
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impl Animal {
// 定义eat方法
fn eat(&mut self, food_weight: f32) {
self.weight += food_weight;
}
// 定义sleep方法
fn sleep(&self) {
println!("{} is sleeping", self.name);
}
}
在上面的示例中，我们为Animal对象实现了两个方法，分别是eat和sleep。在eat方法中，我们传入一个food_weight参数，然后将它加到weight数据项上。注意，我们必须将self参数标记为可变引用&mut self，因为我们要修改weight数据项的值。 在sleep方法中，我们只是简单地打印出name数据项的值，表示该Animal对象正在睡觉。 我们可以在创建Animal对象后调用这些方法。下面是一个调用eat和sleep方法的示例：
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let mut animal = Animal {
name: "Tommy".to_string(),
age: 3,
is_male: true,
species: "cat".to_string(),
weight: 4.5,
};
animal.eat(0.5);
animal.sleep();
在上面的示例中，我们首先创建了一个名为animal的Animal对象，然后调用了它的eat方法，并传入了0.5作为food_weight参数。最后，我们调用了sleep方法，打印出name数据项的值。
Struct的关联函数
关联函数有点类似于Java中静态方法或者类方法，rust中常常用于返回一个结构体的新实例。
在Rust语言中，我们还可以为struct对象实现关联函数。关联函数是一种与struct相关的函数，但它不需要访问struct对象的数据项。关联函数通常用于创建新的struct对象。下面是一个实现animal对象关联函数的示例：
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impl Animal {
fn create(name: String, age: u8, is_male: bool, species: String, weight: f32) -> Animal {
Animal {
name,
age,
is_male,
species,
weight,
}
}
}
在上面的示例中，我们为Animal对象实现了一个关联函数create。在create函数中，我们传入了5个参数，分别是name、age、is_male、species和weight，然后创建了一个新的Animal对象，并将这些参数作为数据项的值。注意，我们可以使用简写语法，将参数名作为数据项名，而不需要写成name: name的形式。 我们可以使用关联函数来创建新的Animal对象。下面是一个使用关联函数创建Animal对象的示例：
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let animal = Animal::create("Tommy".to_string(), 3, true, "cat".to_string(), 4.5);
在上面的示例中，我们使用Animal::create语法调用了create函数，并传入了5个参数。create函数返回一个新的Animal对象，我们将它赋值给animal变量。
附上完整的代码示例：
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struct Animal {
name: String,
weight: f32
}
impl Animal {
// 定义eat方法
fn eat(&mut self, food_weight: f32) {
self.weight += food_weight;
}
// 定义sleep方法
fn sleep(&self) {
println!("{} is sleeping", self.name);
}
fn create(name:String, weight:f32) -> Animal {
Animal {name, weight}
}
}
fn main() {
let mut s1 = Animal::create("ABC".to_string(), 0.0);
s1.eat(100.0);
println!(" {}", s1.weight);
}
总结
在本教程中，我们学习了如何定义和使用Rust语言中的struct。我们学习了如何定义struct、初始化struct、访问struct的数据项、实现struct的方法和关联函数。struct是Rust语言中非常重要的一个概念，它允许我们将多个相关的数据项组合在一起，并且可以为它们实现方法和关联函数。通过学习本教程，相信你已经掌握了Rust语言中struct的基本用法。
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